Tillämpningen av magnesiumlegeringsmaterial i lätta robotar

1. Utvecklings- och applikationsstatus för robotar

I takt med att utvecklingen av robotar fortsätter att mogna har användningen av robotar expanderat från de tidigaste industriella områdena till medicin och hälsa, livstjänster, rymd- och havsutforskning, militär och underhållning etc. Robotik kommer inte bara att driva tillverkningsindustrin till en ny scenen, men kommer också att inleda den snabba utvecklingen av icke-tillverkande automatiseringsteknik.

För närvarande placerar USA, Japan, Europa, Sydkorea och andra industrimakter genombrott inom robotteknik och främjar utvecklingen av robotindustrin i en viktig strategisk position i utvecklingen av vetenskap och teknik i alla länder. I "Made in China 2025" betraktar Kina också "avancerade CNC-verktygsmaskiner och robotar" som ett av de 10 nyckelutvecklingsområdena, och föreslår "fokusering på industrirobotar, specialiteter, såsom bilar, maskiner, elektronik, farligt gods tillverkning, nationellt försvar, militär, kemisk och lätt industri. 

Applikationsbehoven för robotar, såväl som tjänsterobotar som sjukvård och hälsa, hemtjänster, utbildning och underhållning, aktivt forskar och utvecklar nya produkter och främjar standardisering och modulär utveckling av robotar." The "National Medium and Long Term Science and Technology Development Program Outline (2006-2020)" ser också tydligt tjänsterobotar som en strategisk högteknologisk prioritet för framtida utveckling, och föreslår "fokusering på krav på tjänsterobotapplikationer, forskningsdesignmetoder, tillverkningsprocesser och intelligent styrning. Vanliga grundläggande teknologier såsom integration med applikationssystem" [5]. 

För närvarande är den genomsnittliga tätheten av industrirobotar som används i världens tillverkningsindustri 55 enheter per 10,000 36 anställda, medan densiteten av industrirobotar i Kina bara är 10,000 enheter per 2020 80 anställda. Mot bakgrund av ovanstående bakgrund har "maskinsubstitution" blivit den allmänna trenden. I Guangzhou, representanten för tillverkningsindustrin i Pearl River Delta, har regeringen föreslagit att XNUMX ska mer än XNUMX % av tillverkningsföretagen i staden använda industrirobotar och intelligent utrustning.

Förutom att de används i stor utsträckning i processer som stämpling, svetsning och automatiserade monteringslinjer i tillverkningsindustrin, robotar kan också användas för att ersätta traditionella manuella uppgifter som slipning, komplex svetsning och polering. Apple använder två elektroniska KUKA-robotar för att polera utseendet på Mac Pro två gånger för att skapa en spegelliknande yta. 

Efter att den externa poleringen är klar kommer roboten även att polera insidan av Mac Pro-skalet, som visas i figur 1. Svetsrobotar har spelat en oerhört viktig roll i högkvalitativ och effektiv skrovsvetsproduktion och går gradvis över till automatisering . Sydkorea har antagit en PDA-baserad mobil fartygssvetsrobot Rail Runner, som kan komma in i den slutna strukturen på ett dubbelskrovsfartyg som behöver svetsas, och arbeta i den hårda svetsmiljön med giftig gas och hög temperatur, istället för manuellt automatisk svetsning. 

PTJ är ett omfattande högteknologiskt företag som förlitar sig på den tekniska bakgrunden från den kinesiska vetenskapsakademin och fokuserar på intelligent designoptimering av robotdelar, tillverkning och inhemsk och utländsk försäljning. Företagsteamet etablerades 2010 och har länge varit engagerat i bearbetning av högprecision, högsvårighet och lätt deformerbara metall- och plastdelar, samt små och medelstora produktion och tillverkning av lätta legeringar och kompositmaterial (t.ex. som magnesium-litiumlegering, magnesium-aluminiumlegering, kolfiber, etc.) delar. Och anskaffning och anpassning av robotdelar.

Användningen av robotar i icke-tillverkande industrier blir också mer och mer mångsidig. Amazon har utrustat mer än 15,000 3 Kiva-hjulförsedda robotar i sitt distributionscenter för att realisera lagerautomation, som visas i figur 2. Dessa robotar rör sig snabbt och tyst. Efter att ha tagit emot digitala instruktioner trådlöst överförda av den centrala datorn, skannar de streckkodsetiketterna på marken för att gå igenom, glider in under hyllorna och skickar dem sedan till plockarna. R4D4000 undervattensrobot som utvecklats av Japan har ett maximalt dykdjup på XNUMXm, kan samla in data autonomt och kan användas för undervattensvulkaner, skeppsvrak och mineralfyndigheter. 

CR-01- och CR-02-serierna av förprogrammerade och kontrollerade undervattensrobotar, som samarbetar med Ryssland av Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, har ett maximalt dykdjup på 6000 m och har genomfört undersökningen av Stilla havet . När det gäller rymdrobotar kommer Robonaut, en robot som utvecklats av NASA i USA, att ersätta astronauter i arbete utanför fordonet, och dess reaktionshastighet är snabbare än människors och anpassar sig till oförutsedda nödsituationer.

För närvarande har Kina gått in i ett åldrande samhälle, och problemen med sjukvård, rehabilitering och hjälp för funktionshindrade orsakade av den åldrande befolkningsstrukturen har också medfört ett enormt ekonomiskt och resurstryck för hela samhället. Kirurgiska robotar representerade av da Vinci-robotar representerar den högsta nivån av nuvarande medicinska robotar, och visar också de breda tillämpningsmöjligheterna för medicinska robotar. 

Exoskelettrobotar har också visat sina fördelar när det gäller att hjälpa äldre och funktionshindrade att gå. Applikationspotential. När det gäller medicinska robotar använder många sjukhus som Southwest Hospital i mitt land kapselendoskopirobotar istället för traditionella gastroskop för gastrointestinala undersökningar. Roboten är bara storleken på en kapsel. Efter att patienten tagits oralt kan läkaren observera insidan av matsmältningskanalen 360° genom bildskärmen, och undersökningen kan slutföras på cirka 15 minuter, vilket inte bara gör patienten mer bekväm, utan engångskapseln förhindrar också korsinfektion och är mer hygienisk och säker. . 

När det gäller robotar för äldre kan Robot Suit HAL, en exoskelettrobot från Cyberdyne i Japan, hjälpa patienter med gångsvårigheter att uppnå rehabilitering och är även lämplig för att hjälpa äldre att gå. Roboten kan hjälpa bäraren att slutföra stående, gå, greppa och lyfta tunga föremål, etc. Action, och den kontinuerliga arbetstiden kan nå 280 min.

2. Robotmaterial och deras lätta trender

För närvarande är olika kvaliteter av metallmaterial det första valet av material för olika robotkonstruktionsdelar, såsom gjutjärn, legerat stål, rostfritt stål, aluminiumlegering och titanlegering. Det första övervägandet vid design och användning av professionella robotar som representeras av traditionella industriella robotar är att de måste ha tillräcklig styrka. Därför är de flesta av deras strukturella delar gjorda av olika typer av gjutjärn, legerat stål och andra material, och vissa delar är gjorda av aluminiumlegering och kompositmaterial. Vänta.

Med hänsyn till de höga kraven på detektions- och räddningsroboten för att minska sin egen vikt, snabba och stabila rörelser, etc., efter att ha ersatt 45# stålet med linfiber naturfiberförstärkt termoplastmatris eller värmehärdande hartskompositmaterial för att göra den huvudsakliga Detekteringsrobotens kropp reduceras huvudkroppens massa till 45 kg, vilket är 190.5 kg mindre än den ursprungliga bilens kroppsvikt, och viktminskningshastigheten är så hög som 80.9%. Hemtjänstrobotar har något lägre krav på materialhållfasthet, men har fler krav på robotvikt eller portabilitet. Därför använder den grundläggande strukturen för servicerobotar mestadels aluminiumlegeringsmaterial. Till exempel är armstrukturen på en servicerobot för äldre gjord av 7075 aluminiumlegering. 

Armens lätta design realiseras genom att optimera strukturen och dess prestandakrav garanteras. Som representant för handikappade robotar har exoskelettrobotar högre krav på viktminskning och portabilitet. Exoskelettroboten EKSO (Figur 5) använder till exempel aluminium och titanlegering som sin mekaniska struktur, och dess totala vikt är bara cirka 23 kg. PRMI autonoma viktreducerande exoskelett underbensroboten vid University of Electronic Science and Technology i mitt land är också gjord av aluminiumlegering.

Kort sagt, för att tillgodose behoven hos mer lätta, högeffektiva och smidiga drift av robotar är lätta robotar den framtida utvecklingstrenden. Förutom lätt konstruktion är lättviktsmaterial viktigare. Jämfört med den lätta strukturen gör det lätta materialet att roboten har en större potential för viktminskning och ett bredare utbud av applikationer.

3. applikationsfördelarna med lätta magnesiummaterial på robotar

Metallmaterialen som roboten kan välja omfattar huvudsakligen stål, aluminiumlegering, magnesiumlegering, titanlegering etc. Eftersom densiteten hos stålmaterial är så hög som 7.8 g / cm3, även om ett litet antal rörliga delar av roboten använder titan legeringsmaterial (4.5 g / cm3) eller aluminiumlegeringsmaterial (2.7 g / cm3) istället för stålmaterial är densiteten hos titanlegeringar fortfarande relativt hög. Hög och dyr, densiteten hos aluminiumlegeringen är också högre än magnesiumlegeringen.

Som det lättaste metallkonstruktionsmaterialet har magnesium eller magnesiumlegering en densitet på 2/3 av aluminium, vilket är mindre än 1/4 av stål. För polykarbonatkompositer som innehåller 30% glasfiber överstiger densiteten av magnesium inte dess 10%. Dessutom står mitt lands järn- och aluminiumresursreserver bara för 18.7% och 2.3% av världens proportioner, men mitt lands magnesiummalmresurser är de rikaste i världen, och tillämpningen av magnesiummaterial har unika resursfördelar. Därför har magnesium- och magnesiumlegeringsmaterial betydande fördelar när det gäller att minska vikten, förbättra robotens manövrerbarhet och uthållighet på grund av deras låga vikt och höga specifika styrka. De är ett av de mest idealiska materialen för tillverkning av robotar.

Robotmaterialets lätta vikt kan avsevärt förbättra dess manövrerbarhet och öka dess arbetseffektivitet, vilket framhäver robotens fördelar när det gäller att minska rörelseinerti, förbättra arbetshastighet och rörelseexakthet. Den tredje generationen ASIMO (Figur 6) från Japans Honda Company är tillverkad av lättmetall och dess skal är tillverkad av magnesiumlegering. Detta minskar robotens egenvikt kraftigt och dess gånghastighet ökas från 1.6 km / h till 2.5. km / h, den maximala körhastigheten nådde 3 km / h.

Även om magnesiumlegeringsmaterial ursprungligen har applicerats i robotar, är en av de viktiga flaskhalsarna som begränsar tillämpningen av magnesiumlegeringsmaterial inom området robotdelar fortfarande att styrkan och segheten hos befintliga kvaliteter av magnesiumlegeringar är lägre än för stål och aluminium. legeringar. Det finns fortfarande ett gap i kraven på robotmaterial, och det är omöjligt att helt ersätta stål, aluminiumlegering och andra material. Därför är utvecklingen av högpresterande magnesiumlegeringar och deras formnings- och bearbetningsteknik för tillverkning av robotdelar av stor betydelse för att minska kvaliteten på robotens rörliga delar, förbättra rörelsens noggrannhet och uppnå energibesparing.

I oktober 2015 lanserade Beijing University of Technology "Big Scientific Research Advancement Program-Intelligent Robots" som svar på den nuvarande forskningsstatusen och utvecklingsmöjligheterna inom robotteknik. Förutom de stora vanliga nyckelteknologierna, nyckelkomponenterna, komplett maskin-FoU och integrerade tillämpningar av intelligenta robotar, fokuserar programmet på forskningen. En anmärkningsvärd egenskap är att den framhäver de "lättviktsmaterial för robotar" som representeras av magnesiumlegeringsmaterial. nyckelteknologisk forskning". 

Den "stora forskningsframstegsplanen" förlitar sig på FoU-teamet och FoU-plattformens fördelar från School of Materials Science and Technology vid Beijing University of Technology inom området lätta magnesiumlegeringsmaterial i mer än tio år och använder högpresterande magnesium som t.ex. som Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, etc. Baserat på forskningsresultaten av legeringsmaterialdesign, finstrukturkontroll, plastformningsmekanism, etc., med sikte på behoven hos medicinska robotar med högt mervärde och inhemska robotar när det gäller materiallättvikt, och utveckling av nya höghållfasta och högtåliga magnesiumlegeringsmaterial som målet att utveckla högpresterande magnesiumlegeringsdelar som används i hushållsrobotar som medicin/hushållning, etc., fokuserar på lättviktarna av sådana robotarmar och andra rörliga delar, och gradvis inse den totala viktminskningen av hemtjänstrobotar.

Inom ramen för mitt lands tillverkningsindustri som står inför industriell uppgradering och åldrande samhällstransformation kommer efterfrågan på traditionella industriella robotar och nya robotar för inhemska tjänster att fortsätta att öka under de närmaste tio eller till och med decennierna, och potentialen för robotmarknadstillämpningen är mycket stor. Användningen av lättviktslegerade material som representeras av magnesiumlegeringar i robotar har fördelarna med att avsevärt förbättra roboternas manövrerbarhet, minska energiförbrukningen och öka standby-tiden. Det är en av de viktigaste riktningarna för robotforskning och utveckling.

Länk till denna artikel: Tillämpningen av magnesiumlegeringsmaterial i lätta robotar

Reprint Statement: Om det inte finns några speciella instruktioner är alla artiklar på denna webbplats original. Ange källan för omtryck: https: //www.cncmachiningptj.com/，tack！

PTJ® erbjuder ett komplett utbud av anpassad precision cnc bearbetning porslin tjänster.ISO 9001: 2015 & AS-9100 certifierade. 3, 4 och 5-axlig snabb precision CNC-bearbetning tjänster inklusive fräsning, vändning till kundspecifikationer, kan bearbeta delar av metall och plast med +/- 0.005 mm tolerans. Sekundära tjänster inkluderar CNC och konventionell slipning, borrning,gjutning,plåt och stämpling. Tillhandahålla prototyper, fullständiga produktionskörningar, teknisk support och fullständig inspektion fordonsindustrin, flygindustrin, mögel & armatur, ledbelysning,medicinsk, cykel och konsument elektronik industrier. Leverans i tid. Berätta lite om ditt projekts budget och förväntad leveranstid. Vi kommer att strategisera med dig för att tillhandahålla de mest kostnadseffektiva tjänsterna för att hjälpa dig att nå ditt mål. Välkommen att kontakta oss ( sales@pintejin.com ) direkt för ditt nya projekt.