L’aplicació de materials d’aliatge de magnesi en robots lleugers

1. El desenvolupament i l'estat d'aplicació dels robots

A mesura que el desenvolupament de robots continua madurant, l'aplicació dels robots s'ha expandit des dels primers camps industrials fins a la medicina i la salut, els serveis vitals, l'exploració espacial i oceànica, l'exèrcit i l'entreteniment, etc. La robòtica no només impulsarà la indústria manufacturera cap a una nova indústria. etapa, però també marcarà el començament del ràpid desenvolupament de la tecnologia d'automatització no de fabricació.

Actualment, els Estats Units, el Japó, Europa, Corea del Sud i altres potències industrials fan avenços en la tecnologia robòtica i promouen el desenvolupament de la indústria de la robòtica en una posició estratègica important en el desenvolupament de la ciència i la tecnologia a tots els països. A "Made in China 2025", la Xina també considera que les "màquines-eina i robots CNC d'alta gamma" són una de les 10 àrees clau de desenvolupament i proposa "centrar-se en robots industrials, especialitats, com ara automòbils, maquinària, electrònica, mercaderies perilloses". indústries manufactureres, de defensa nacional, militar, química i lleugera. 

Les necessitats d'aplicació dels robots, així com els robots de servei, com ara la medicina i la salut, els serveis a la llar, l'educació i l'entreteniment, investiguen i desenvolupen activament nous productes i promouen l'estandardització i el desenvolupament modular dels robots". Esquema del programa de desenvolupament de ciència i tecnologia (2006-2020)" també considera clarament els robots de servei com una prioritat estratègica d'alta tecnologia per al desenvolupament futur i proposa "centrar-se en els requisits d'aplicació de robots de servei, mètodes de disseny d'investigació, processos de fabricació i control intel·ligent. Tecnologies bàsiques comunes com ara la integració amb sistemes d'aplicacions" [5]. 

Actualment, la densitat mitjana de robots industrials utilitzats a la indústria manufacturera mundial és de 55 unitats per cada 10,000 empleats, mentre que la densitat de robots industrials a la Xina és de només 36 unitats per cada 10,000 empleats. Tenint en compte els antecedents anteriors, la "substitució de màquines" s'ha convertit en la tendència general. A Guangzhou, el representant de la indústria manufacturera al delta del riu Pearl, el govern ha proposat que l'any 2020 més del 80% de les empreses manufactureres de la ciutat utilitzin robots industrials i equipament intel·ligent.

A més de ser molt utilitzat en processos com ara estampat, soldadura i línies de muntatge automatitzades a la indústria manufacturera, els robots també es poden utilitzar per substituir les tasques manuals tradicionals com ara el rectificat, la soldadura complexa i el poliment. Apple utilitza dos robots electrònics KUKA per polir l'aspecte del Mac Pro dues vegades per produir una superfície semblant a un mirall. 

Un cop finalitzat el polit extern, el robot també polirà l'interior de la carcassa del Mac Pro, tal com es mostra a la figura 1. Els robots de soldadura han jugat un paper extremadament important en la producció de soldadura de casc d'alta qualitat i eficient i s'estan transformant gradualment en l'automatització. . Corea del Sud ha adoptat un robot de soldadura de vaixells mòbil basat en PDA Rail Runner, que pot entrar a l'estructura tancada d'un vaixell de doble casc que cal soldar i treballar en el dur entorn de soldadura de gas tòxic i alta temperatura, en lloc de manual. soldadura automàtica. 

PTJ és una empresa integral d'alta tecnologia que es basa en els antecedents tècnics de l'Acadèmia Xinesa de Ciències i se centra en l'optimització del disseny de peces de robot intel·ligents, la fabricació i les vendes nacionals i estrangeres. L'equip de l'empresa es va establir l'any 2010 i s'ha compromès durant molt de temps amb el processament de peces metàl·liques i de plàstic d'alta precisió, alta dificultat i fàcilment deformables, i la producció i fabricació de petites i mitjanes dimensions d'aliatge lleuger i materials compostos (com ara com a peces d'aliatge de magnesi-liti, aliatge de magnesi-alumini, fibra de carboni, etc.). I serveis d'adquisició i personalització de peces de robot.

L'aplicació dels robots a les indústries no manufactureres també és cada cop més diversa. Amazon ha equipat més de 15,000 robots de rodes Kiva al seu centre de distribució per realitzar l'automatització del magatzem, tal com es mostra a la figura 3. Aquests robots es mouen de manera ràpida i silenciosa. Després de rebre instruccions digitals transmeses sense fil per l'ordinador central, escanegen les etiquetes de codi de barres a terra per caminar, lliscar per sota dels prestatges i després les envien als recol·lectors. El robot submarí R2D4 desenvolupat pel Japó té una profunditat màxima de busseig de 4000 m, pot recollir dades de manera autònoma i es pot utilitzar per a volcans submarins, naufragis i dipòsits minerals. 

Les sèries CR-01 i CR-02 de robots submarins preprogramats i controlats, que col·laboren amb Rússia per l'Institut d'Automatització de Shenyang, Acadèmia Xinesa de Ciències, tenen una profunditat màxima de busseig de 6000 m i han completat l'enquesta de l'oceà Pacífic. . Pel que fa als robots espacials, Robonaut, un robot desenvolupat per la NASA als Estats Units, substituirà els astronautes en treballs extravehiculars, i la seva velocitat de resposta és més ràpida que la dels humans, adaptant-se a emergències imprevistes.

En l'actualitat, la Xina ha entrat en una societat envellida, i els problemes d'atenció mèdica, rehabilitació i assistència als discapacitats causats per l'envelliment de l'estructura de la població també han provocat grans pressions econòmiques i de recursos a tota la societat. Els robots quirúrgics representats pels robots da Vinci representen el nivell més alt dels robots mèdics actuals, i també mostren les àmplies perspectives d'aplicació dels robots mèdics. 

Els robots d'exoesquelet també han demostrat els seus avantatges per ajudar a caminar la gent gran i les persones amb discapacitat. Potencial d'aplicació. Pel que fa als robots mèdics, molts hospitals com el Southwest Hospital del meu país utilitzen robots d'endoscòpia de càpsules en lloc dels gastroscopis tradicionals per a exàmens gastrointestinals. El robot només té la mida d'una càpsula. Després de prendre el pacient per via oral, el metge pot observar l'interior del tracte digestiu 360 ° a través de la pantalla i l'examen es pot completar en uns 15 minuts, cosa que no només fa que el pacient sigui més còmode, sinó que la càpsula d'un sol ús també evita infecció creuada i és més higiènic i segur. . 

Pel que fa a robots per a gent gran, el Robot Suit HAL, un robot exoesquelet de Cyberdyne del Japó, pot ajudar els pacients amb dificultats per caminar a aconseguir la rehabilitació, i també és adequat per ajudar les persones grans a caminar. El robot pot ajudar l'usuari a posar-se dempeus, caminar, agafar i aixecar objectes pesats, etc. L'acció i el temps de treball continu pot arribar als 280 minuts.

2. Materials de robots i les seves tendències lleugeres

Actualment, diversos graus de materials metàl·lics són la primera opció de materials per a diverses peces estructurals del robot, com ara ferro colat, acer aliat, acer inoxidable, aliatge d'alumini i aliatge de titani. La primera consideració en el disseny i l'ús de robots professionals representats pels robots industrials tradicionals és que han de tenir la força suficient. Per tant, la majoria de les seves peces estructurals estan fetes de diversos tipus de ferro colat, acer aliat i altres materials, i algunes peces estan fetes d'aliatge d'alumini i materials compostos. Espera.

Tenint en compte els alts requisits del robot de detecció i rescat per reduir el seu propi pes, moviment ràpid i estable, etc., després de substituir l'acer 45 # per una matriu de resina termoplàstica reforçada amb fibra de lli o un material compost de resina termoestables per fer el principal cos del robot de detecció, la massa del cos principal es redueix a 45 kg, que és 190.5 kg menys que la massa corporal original del cotxe, i la taxa de reducció de pes arriba al 80.9%. Els robots de servei a domicili tenen requisits lleugerament més baixos de resistència del material, però tenen més requisits de pes o portabilitat del robot. Per tant, l'estructura bàsica dels robots de servei utilitza principalment materials d'aliatge d'alumini. Per exemple, l'estructura del braç d'un robot de servei per a gent gran està feta d'aliatge d'alumini 7075. 

El disseny lleuger del braç es realitza optimitzant l'estructura i els seus requisits de rendiment estan garantits. Com a representant dels robots discapacitats, els robots d'exoesquelet tenen requisits més elevats per a la reducció de pes i la portabilitat. Per exemple, el robot d'exoesquelet EKSO (figura 5) utilitza aliatges d'alumini i titani com a estructura mecànica i el seu pes total només és d'uns 23 kg. El robot autònom de l'exoesquelet de les extremitats inferiors PRMI de la Universitat de Ciència i Tecnologia Electrònica del meu país també està fet d'aliatge d'alumini.

En resum, per tal de satisfer les necessitats d'un funcionament més lleuger, d'alta eficiència i còmode dels robots, els robots lleugers són la tendència de desenvolupament futura. A més del disseny estructural lleuger, els materials lleugers són més importants. En comparació amb l'estructura lleugera, el material lleuger fa que el robot tingui un major potencial de reducció de pes i una gamma més àmplia d'aplicacions.

3. Els avantatges de l'aplicació dels materials lleugers de magnesi en robots

Els materials metàl·lics que el robot pot triar inclouen principalment acer, aliatge d'alumini, aliatge de magnesi, aliatge de titani, etc. Com que la densitat dels materials d'acer és de fins a 7.8 g/cm3, tot i que un petit nombre de peces mòbils del robot utilitzen titani materials d'aliatge (4.5 g/cm3) o materials d'aliatge d'alumini (2.7 g/cm3) en comptes de materials d'acer, la densitat dels aliatges de titani encara és relativament alta. Alta i cara, la densitat de l'aliatge d'alumini també és superior a la de l'aliatge de magnesi.

Com a material estructural metàl·lic més lleuger, el magnesi o l'aliatge de magnesi té una densitat de 2/3 de la de l'alumini, que és inferior a 1/4 de la de l'acer. Per als compostos de policarbonat que contenen un 30% de fibra de vidre, la densitat de magnesi no supera el seu 10%. A més, les reserves de recursos de ferro i alumini del meu país només representen el 18.7% i el 2.3% de les proporcions mundials, però els recursos minerals de magnesi del meu país són els més rics del món i l'aplicació de materials de magnesi té avantatges únics en els recursos. Per tant, els materials d'aliatge de magnesi i magnesi tenen avantatges significatius per reduir el pes, millorar la maniobrabilitat del robot i la resistència a causa del seu pes lleuger i alta resistència específica. Són un dels materials més ideals per a la fabricació de robots.

El pes lleuger dels materials del robot pot millorar molt la seva maniobrabilitat i augmentar la seva eficiència de treball, destacant els avantatges dels robots per reduir la inèrcia del moviment, millorar la velocitat de funcionament i la precisió del moviment. L'ASIMO de tercera generació (figura 6) de l'empresa japonesa Honda està fet d'aliatge lleuger i la seva carcassa està feta d'aliatge de magnesi. Això redueix molt el pes propi del robot i la seva velocitat de marxa s'incrementa d'1.6 km/h a 2.5. km/h, la velocitat màxima de carrera va arribar als 3 km/h.

Tot i que els materials d'aliatge de magnesi s'han aplicat inicialment als robots, un dels colls d'ampolla importants que restringeixen l'aplicació de materials d'aliatge de magnesi en el camp de les peces de robot encara és que la resistència i la tenacitat dels graus existents d'aliatges de magnesi és inferior a la de l'acer i l'alumini. aliatges. Encara hi ha un buit en els requisits de rendiment dels materials del robot, i és impossible substituir completament l'acer, l'aliatge d'alumini i altres materials. Per tant, el desenvolupament d'aliatges de magnesi d'alt rendiment i les seves tecnologies de formació i processament per a la fabricació de peces de robot és de gran importància per reduir la qualitat de les peces mòbils del robot, millorar la precisió del moviment i aconseguir un estalvi d'energia.

L'octubre de 2015, la Universitat de Tecnologia de Pequín va llançar el "Gran programa d'avanç de la investigació científica: robots intel·ligents" en resposta a l'estat actual de la investigació i les perspectives de desenvolupament en el camp de la robòtica. A més de les principals tecnologies clau comunes, components clau, R+D de màquines completes i aplicacions integrades de robots intel·ligents, el programa se centra en la investigació. Una característica notable és que destaca els "materials lleugers per a robots" representats pels materials d'aliatge de magnesi. recerca tecnològica clau". 

El "gran pla d'avenç de la investigació" es basa en l'equip d'R+D i els avantatges de la plataforma d'R+D de l'Escola de Ciència i Tecnologia de Materials de la Universitat de Tecnologia de Pequín en el camp dels materials d'aliatge de magnesi lleuger durant més de deu anys, i utilitza magnesi d'alt rendiment com ara com Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, etc. Basat en els resultats de la investigació del disseny de materials d'aliatge, control d'estructura fina, mecanisme de conformació de plàstic, etc., amb l'objectiu de satisfer les necessitats de robots mèdics d'alt valor afegit i robots domèstics pel que fa a la lleugeresa del material, i el desenvolupament de nous materials d'aliatge de magnesi d'alta resistència i alta tenacitat com a objectiu de desenvolupar peces d'aliatge de magnesi d'alt rendiment que s'utilitzen en robots de servei domèstic com ara metges/domèstics, etc., se centren en el pes lleuger. d'aquests braços de robot i altres peces mòbils, i gradualment adonar-se de la reducció global del pes dels robots de servei a la llar.

En el context de la indústria manufacturera del meu país que s'enfronta a l'actualització industrial i la transformació de la societat envellida, en les properes deu o fins i tot dècades, la demanda de robots industrials tradicionals i nous robots de servei domèstic continuarà augmentant, i el potencial d'aplicació del mercat de robots és molt important. L'aplicació de materials d'aliatge lleuger representats pels aliatges de magnesi en robots té els avantatges de millorar significativament la maniobrabilitat dels robots, reduir el consum d'energia i augmentar el temps d'espera. És una de les direccions importants de la investigació i desenvolupament de robots.

Enllaç a aquest article ： L’aplicació de materials d’aliatge de magnesi en robots lleugers

Declaració de reimpressió: si no hi ha instruccions especials, tots els articles d’aquest lloc són originals. Indiqueu la font de la reimpressió: https: //www.cncmachiningptj.com/，gràcies！

PTJ® proporciona una gamma completa de precisió personalitzada mecanitzat de la Xina Serveis certificats ISO 9001: 2015 i AS-9100. Precisió ràpida de 3, 4 i 5 eixos Mecanitzat CNC serveis inclosos el fresat, el gir a les especificacions del client, la capacitat de peces mecanitzades de metall i plàstic amb una tolerància de +/- 0.005 mm. Els serveis secundaris inclouen rectificat CNC, perforació,càsting,xapa de metall Subministrament de prototips, tirades de producció completes, assistència tècnica i inspecció completa automotive, aeroespacial, motlle i accessoris, il·luminació led,metge, bicicleta i consumidor electrònica indústries. Lliurament puntual. Expliqueu-nos una mica el pressupost del vostre projecte i el termini d’entrega previst. Farem estratègies amb vosaltres per proporcionar els serveis més rendibles per ajudar-vos a assolir el vostre objectiu. Benvingut a contactar-nos ( sales@pintejin.com ) directament per al vostre nou projecte.