Применение материалов из магниевого сплава в легких роботах

1. Статус разработки и применения роботов.

Поскольку разработка роботов продолжает развиваться, применение роботов расширилось от самых ранних промышленных областей до медицины и здравоохранения, жизнеобеспечения, исследования космоса и океана, вооруженных сил и развлечений и т. Д. Робототехника не только подтолкнет обрабатывающую промышленность к новому Этап, но также приведет к быстрому развитию технологий автоматизации, не связанных с производством.

В настоящее время Соединенные Штаты, Япония, Европа, Южная Корея и другие промышленные державы совершают прорывы в робототехнике и способствуют развитию робототехники, занимая важное стратегическое положение в развитии науки и технологий во всех странах. В документе «Сделано в Китае 2025» Китай также рассматривает «высокопроизводительные станки с ЧПУ и роботов» как одну из 10 ключевых областей развития и предлагает «сосредоточиться на промышленных роботах, таких специальностях, как автомобили, машины, электроника, опасные грузы». обрабатывающая промышленность, национальная оборона, военная, химическая и легкая промышленность. 

Прикладные нужды роботов, а также сервисных роботов, таких как медицинские и медицинские, бытовые, образовательные и развлекательные, активно исследуют и разрабатывают новые продукты, а также способствуют стандартизации и модульной разработке роботов ». План программы развития науки и технологий (2006-2020) «также четко рассматривает сервисных роботов как стратегический высокотехнологичный приоритет для будущего развития и предлагает» сосредоточить внимание на требованиях приложений сервисных роботов, методах исследовательского проектирования, производственных процессах и интеллектуальном управлении. Общие базовые технологии, такие как интеграция с прикладными системами »[5]. 

В настоящее время средняя плотность промышленных роботов, используемых в мировой обрабатывающей промышленности, составляет 55 единиц на 10,000 36 сотрудников, в то время как плотность промышленных роботов в Китае составляет всего 10,000 единиц на 2020 80 сотрудников. С учетом вышеизложенного, «замена машин» стала общей тенденцией. В Гуанчжоу, представителе обрабатывающей промышленности в дельте Жемчужной реки, правительство предложило, чтобы к XNUMX году более XNUMX% производственных предприятий города использовали промышленных роботов и интеллектуальное оборудование.

Помимо того, что они широко используются в таких процессах, как штамповка, сварочные и автоматизированные сборочные линии в обрабатывающей промышленности, роботы также могут использоваться для замены традиционных ручных задач, таких как шлифование, сложная сварка и полировка. Apple использует двух электронных роботов KUKA, чтобы дважды отполировать внешний вид Mac Pro до зеркальной поверхности. 

После завершения внешней полировки робот также будет полировать внутреннюю часть корпуса Mac Pro, как показано на рисунке 1. Сварочные роботы сыграли чрезвычайно важную роль в производстве высококачественной и эффективной сварки корпусов и постепенно переходят на автоматизацию. . Южная Корея приняла на вооружение мобильный судовой сварочный робот Rail Runner на базе КПК, который может входить в закрытую конструкцию двухкорпусного корабля, который необходимо сваривать, и работать в суровых условиях сварки токсичным газом и высокой температурой вместо ручного автоматическая сварка. 

PTJ - это комплексное высокотехнологичное предприятие, которое опирается на технический опыт Китайской академии наук и специализируется на оптимизации проектирования интеллектуальных деталей роботов, производстве, а также продажах на внутреннем и внешнем рынках. Команда компании была основана в 2010 году и уже давно занимается обработкой высокоточных, сложных и легко деформируемых металлических и пластиковых деталей, а также мелким и средним производством и производством легких сплавов и композитных материалов (таких как как магниево-литиевый сплав, магниево-алюминиевый сплав, углеродное волокно и т. д.) детали. И услуги по закупке и настройке запчастей для роботов.

Применение роботов в непроизводственных отраслях также становится все более разнообразным. Amazon оборудовала более 15,000 3 колесных роботов Kiva в своем распределительном центре, чтобы реализовать автоматизацию склада, как показано на Рисунке 2. Эти роботы перемещаются быстро и бесшумно. После получения цифровых инструкций, передаваемых центральным компьютером по беспроводной сети, они сканируют этикетки со штрих-кодами на земле, чтобы пройти, скользят под полками и затем отправляют их сборщикам. Подводный робот R4D4000, разработанный в Японии, имеет максимальную глубину погружения XNUMX м, может автономно собирать данные и может использоваться для подводных вулканов, кораблекрушений и залежей полезных ископаемых. 

Серии запрограммированных и управляемых подводных роботов CR-01 и CR-02, разработанные совместно с Россией Шэньянским институтом автоматики Китайской академии наук, имеют максимальную глубину погружения 6000 м и завершили исследование Тихого океана. . Что касается космических роботов, Робонавт, робот, разработанный НАСА в Соединенных Штатах, заменит астронавтов в работе вне космического корабля, и его скорость реакции выше, чем у людей, и он адаптируется к непредвиденным чрезвычайным ситуациям.

В настоящее время Китай вступил в стареющее общество, и проблемы медицинского обслуживания, реабилитации и помощи инвалидам, вызванные стареющей структурой населения, также оказали огромное экономическое и ресурсное давление на все общество. Хирургические роботы, представленные роботами да Винчи, представляют собой высший уровень современных медицинских роботов, а также демонстрируют широкие перспективы применения медицинских роботов. 

Роботы-экзоскелеты также показали свои преимущества в помощи пожилым людям и инвалидам при ходьбе. Возможности применения. Что касается медицинских роботов, то многие больницы, такие как Southwest Hospital в моей стране, используют капсульные эндоскопические роботы вместо традиционных гастроскопов для обследования желудочно-кишечного тракта. Робот размером всего с капсулу. После перорального приема пациента врач может наблюдать внутреннюю часть пищеварительного тракта на 360 ° через экран дисплея, и обследование может быть завершено примерно за 15 минут, что не только делает пациента более комфортным, но и одноразовая капсула также предотвращает перекрестное заражение и более гигиеничен и безопасен. . 

Что касается роботов для пожилых людей, то Robot Suit HAL, робот-экзоскелет от Cyberdyne из Японии, может помочь пациентам с трудностями при ходьбе достичь реабилитации, а также подходит для помощи пожилым людям при ходьбе. Робот может помочь владельцу полностью стоять, ходить, хватать и поднимать тяжелые предметы и т. Д. Действие и время непрерывной работы могут достигать 280 минут.

2. Материалы для роботов и тенденции их облегчения.

В настоящее время в качестве материалов для изготовления различных конструктивных элементов роботов используются различные сорта металлических материалов, например чугун, легированная сталь, нержавеющая сталь, алюминиевый сплав и титановый сплав. Первое, что нужно учитывать при разработке и использовании профессиональных роботов, представленных традиционными промышленными роботами, - это то, что они должны иметь достаточную прочность. Поэтому большинство их конструктивных элементов изготовлено из различных типов чугуна, легированной стали и других материалов, а некоторые детали - из алюминиевого сплава и композиционных материалов. Ждать.

Принимая во внимание высокие требования робота-спасателя к уменьшению собственного веса, быстрому и стабильному движению и т. Д., После замены стали 45 # на матрицу из термопластической смолы, армированной натуральным волокном льняного волокна, или композитный материал из термореактивной смолы в качестве основного Корпус робота-обнаружителя, масса основного корпуса снижена до 45 кг, что на 190.5 кг меньше, чем масса исходного корпуса автомобиля, а скорость снижения веса достигает 80.9%. Роботы для домашнего обслуживания имеют несколько более низкие требования к прочности материала, но больше требований к весу или мобильности робота. Поэтому в базовой конструкции сервисных роботов в основном используются материалы из алюминиевого сплава. Например, конструкция руки сервисного робота для пожилых людей изготовлена ​​из алюминиевого сплава 7075. 

Легкая конструкция рычага достигается за счет оптимизации конструкции, а требования к характеристикам гарантированы. Как представитель роботов-инвалидов, к роботам-экзоскелетам предъявляются повышенные требования по снижению веса и мобильности. Например, робот-экзоскелет EKSO (рис. 5) использует в качестве механической конструкции сплав алюминия и титана, а его общий вес составляет всего около 23 кг. Автономный уменьшающий вес экзоскелетный робот для нижних конечностей PRMI Университета электронных наук и технологий моей страны также изготовлен из алюминиевого сплава.

Короче говоря, чтобы удовлетворить потребности в более легких, эффективных и удобных в эксплуатации роботах, легкие роботы являются тенденцией будущего развития. Помимо легкости конструкции, более важны легкие материалы. По сравнению с легкой конструкцией легкий материал дает роботу больший потенциал для снижения веса и более широкий спектр применения.

3. преимущества применения легких магниевых материалов на роботах

Металлические материалы, которые может выбрать робот, в основном включают сталь, алюминиевый сплав, магниевый сплав, титановый сплав и т. Д. Поскольку плотность стальных материалов достигает 7.8 г / см3, в небольшом количестве движущихся частей робота используется титан. материалы из сплавов (4.5 г / см3) или алюминиевых сплавов (2.7 г / см3) вместо стальных материалов, плотность титановых сплавов все еще относительно высока. Высокий и дорогой, плотность алюминиевого сплава также выше, чем у магниевого сплава.

Как самый легкий металлический конструкционный материал, магний или магниевый сплав имеет плотность на 2/3 плотности алюминия, что менее 1/4 плотности стали. Для поликарбонатных композитов, содержащих 30% стекловолокна, плотность магния не превышает 10%. Кроме того, запасы железа и алюминия в моей стране составляют только 18.7% и 2.3% от мировых, но ресурсы магниевой руды в моей стране самые богатые в мире, а применение магниевых материалов имеет уникальные ресурсные преимущества. Таким образом, материалы из магния и магниевых сплавов обладают значительными преимуществами в снижении веса, улучшении маневренности и выносливости роботов благодаря их легкому весу и высокой удельной прочности. Это один из самых идеальных материалов для изготовления роботов.

Легкость материалов, из которых изготовлен робот, может значительно улучшить его маневренность и эффективность работы, подчеркивая преимущества роботов в снижении инерции движения, повышении рабочей скорости и точности движения. ASIMO третьего поколения (рис. 6) японской компании Honda изготовлено из легкого сплава, а его корпус - из магниевого сплава. Это значительно снижает собственный вес робота, а его скорость ходьбы увеличивается с 1.6 км / ч до 2.5. км / ч, максимальная скорость движения достигала 3 км / ч.

Хотя материалы из магниевого сплава изначально применялись в роботах, одним из важных узких мест, ограничивающих применение материалов из магниевого сплава в области деталей роботов, по-прежнему является то, что прочность и ударная вязкость существующих марок магниевых сплавов ниже, чем у стали и алюминия. сплавы. По-прежнему существует пробел в требованиях к характеристикам материалов для роботов, и невозможно полностью заменить сталь, алюминиевый сплав и другие материалы. Поэтому разработка высокоэффективных магниевых сплавов и технологий их формования и обработки для изготовления деталей роботов имеет большое значение для снижения качества движущихся частей роботов, повышения точности движения и достижения экономии энергии.

В октябре 2015 года Пекинский технологический университет запустил «Программу развития больших научных исследований - интеллектуальные роботы» в ответ на текущее состояние исследований и перспективы развития в области робототехники. В дополнение к основным общим ключевым технологиям, ключевым компонентам, комплексным исследованиям и разработкам машин и интегрированным приложениям интеллектуальных роботов, программа фокусируется на исследованиях. Примечательной особенностью является то, что в нем подчеркиваются «легкие материалы для роботов», представленные материалами из магниевого сплава. ключевые технологические исследования ». 

«Большой план развития исследований» основывается на преимуществах группы НИОКР и платформы НИОКР Школы материаловедения и технологий Пекинского технологического университета в области материалов из легких магниевых сплавов в течение более десяти лет и использует высокоэффективный магний, такой как как Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr и т. д. На основе результатов исследований в области дизайна материалов сплава, контроля тонкой структуры, механизма пластического формования и т. д., направленных на потребности медицинских роботов с высокой добавленной стоимостью и бытовые роботы с точки зрения облегчения материала и разработки новых высокопрочных и высокопрочных материалов из магниевого сплава в качестве цели разработки высокопроизводительных деталей из магниевого сплава, используемых в бытовых сервисных роботах, таких как медицинские / хозяйственные роботы и т. д., с акцентом на легкость таких роботов-манипуляторов и других движущихся частей, и постепенно реализовать общее снижение веса домашних сервисных роботов.

В контексте обрабатывающей промышленности моей страны, стоящей перед модернизацией промышленности и трансформацией стареющего общества, в следующие десять или даже десятилетия спрос на традиционных промышленных роботов и новых бытовых сервисных роботов будет продолжать расти, а потенциал применения роботов на рынке очень значителен. Использование легких сплавов, представленных магниевыми сплавами, в роботах дает преимущества, заключающиеся в значительном улучшении маневренности роботов, снижении энергопотребления и увеличении времени ожидания. Это одно из важных направлений исследований и разработок роботов.

Ссылка на эту статью ： Применение материалов из магниевого сплава в легких роботах

Заявление о перепечатке: Если нет специальных инструкций, все статьи на этом сайте являются оригинальными. Укажите источник для перепечатки: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® обеспечивает полный спектр Custom Precision обработка с чпу китай Services.ISO 9001: 2015 и AS-9100 сертифицированы. 3, 4 и 5-осевая быстрая точность CNC-обработка услуги, включая фрезерование, токарную обработку по спецификации заказчика, возможность обработки деталей из металла и пластика с допуском +/- 0.005 мм. Дополнительные услуги включают ЧПУ и обычное шлифование, сверление,литье под давлением,листовой металл и штамповка.Предоставление прототипов, полный цикл производства, техническая поддержка и полный контроль. автомобильный, авиационно-космический, пресс-форма и приспособление, светодиодное освещение,основным медицинским, велосипед и потребитель электроника отрасли. Своевременная доставка. Расскажите нам немного о бюджете вашего проекта и ожидаемых сроках доставки. Вместе с вами мы разработаем стратегию предоставления наиболее рентабельных услуг, которые помогут вам достичь поставленной цели. Добро пожаловать, чтобы связаться с нами ( sales@pintejin.com ) непосредственно для вашего нового проекта.