Zastosowanie materiałów ze stopu magnezu w lekkich robotach

1. Stan rozwoju i aplikacji robotów

W miarę dojrzewania rozwoju robotów ich zastosowanie rozszerzyło się z najwcześniejszych dziedzin przemysłu na medycynę i zdrowie, usługi życiowe, eksplorację kosmosu i oceanów, wojsko i rozrywkę itp. Robotyka nie tylko popchnie przemysł produkcyjny na nowy poziom. etap, ale także zapoczątkuje szybki rozwój technologii automatyzacji nieprodukcyjnej.

Obecnie Stany Zjednoczone, Japonia, Europa, Korea Południowa i inne potęgi przemysłowe dokonują przełomów w technologii robotycznej i promują rozwój przemysłu robotycznego na ważnej pozycji strategicznej w rozwoju nauki i technologii we wszystkich krajach. W „Made in China 2025” Chiny również uznają „wysokiej klasy obrabiarki i roboty CNC” za jeden z 10 kluczowych obszarów rozwoju i proponują „skoncentrowanie się na robotach przemysłowych, specjalnościach, takich jak samochody, maszyny, elektronika, towary niebezpieczne przemysł wytwórczy, obronny, wojskowy, chemiczny i lekki. 

Potrzeby aplikacyjne robotów, a także robotów usługowych, takich jak medycyna i zdrowie, usługi domowe, edukacja i rozrywka, aktywnie badają i rozwijają nowe produkty oraz promują standaryzację i modułowy rozwój robotów. Zarys programu rozwoju nauki i technologii (2006-2020)” również wyraźnie traktuje roboty usługowe jako strategiczny priorytet w zakresie zaawansowanych technologii dla przyszłego rozwoju i proponuje „skoncentrowanie się na wymaganiach dotyczących aplikacji robotów usługowych, metodach projektowania badań, procesach produkcyjnych i inteligentnym sterowaniu. Wspólne podstawowe technologie, takie jak integracja z systemami aplikacji” [5]. 

Obecnie średnie zagęszczenie robotów przemysłowych wykorzystywanych w światowym przemyśle wytwórczym wynosi 55 szt. na 10,000 tys. pracowników, podczas gdy zagęszczenie robotów przemysłowych w Chinach to tylko 36 szt. na 10,000 tys. pracowników. W związku z powyższym „zastępowanie maszyn” stało się powszechnym trendem. W Kantonie, przedstawicielu przemysłu wytwórczego w Delcie Rzeki Perłowej, rząd zaproponował, aby do 2020 roku ponad 80% przedsiębiorstw produkcyjnych w mieście korzystało z robotów przemysłowych i inteligentnego sprzętu.

Oprócz tego, że jest szeroko stosowany w procesach takich jak cechowanie, spawanie i zautomatyzowane linie montażowe w przemyśle wytwórczym, roboty mogą być również wykorzystywane do zastępowania tradycyjnych zadań ręcznych, takich jak szlifowanie, złożone spawanie i polerowanie. Apple używa dwóch robotów elektronicznych KUKA do dwukrotnego polerowania wyglądu komputera Mac Pro, aby uzyskać powierzchnię podobną do lustra. 

Po zakończeniu polerowania zewnętrznego robot poleruje również wnętrze obudowy komputera Mac Pro, jak pokazano na rysunku 1. Roboty spawalnicze odegrały niezwykle ważną rolę w wysokiej jakości i wydajnej produkcji spawania kadłubów i stopniowo przechodzą na automatyzację . Korea Południowa przyjęła mobilnego robota spawalniczego Rail Runner opartego na PDA, który może wejść do zamkniętej konstrukcji dwukadłubowego statku, który wymaga spawania i pracować w trudnym środowisku spawania toksycznego gazu i wysokiej temperatury, zamiast ręcznego spawanie automatyczne. 

PTJ to kompleksowe przedsiębiorstwo high-tech, które opiera się na zapleczu technicznym Chińskiej Akademii Nauk i koncentruje się na optymalizacji projektowania inteligentnych części robotów, produkcji oraz sprzedaży krajowej i zagranicznej. Zespół firmy powstał w 2010 roku i od dawna zajmuje się obróbką precyzyjnych, trudnych i łatwo odkształcalnych części metalowych i plastikowych oraz małą i średnią produkcją i produkcją lekkich stopów i materiałów kompozytowych (takich jako stop magnezowo-litowy, stop magnezowo-aluminiowy, włókno węglowe itp.). Oraz usługi zaopatrzenia i dostosowywania części do robotów.

Coraz bardziej zróżnicowane staje się również zastosowanie robotów w branżach pozaprodukcyjnych. Amazon wyposażył w swoim centrum dystrybucyjnym ponad 15,000 3 robotów kołowych Kiva do automatyzacji magazynu, jak pokazano na rysunku 2. Roboty te poruszają się szybko i cicho. Po otrzymaniu cyfrowych instrukcji bezprzewodowo przesyłanych przez centralny komputer, skanują etykiety z kodami kreskowymi na ziemi, aby przejść, wsunąć pod półki, a następnie wysłać je do zbieraczy. Opracowany przez Japonię robot podwodny R4D4000 ma maksymalną głębokość nurkowania XNUMX m, może samodzielnie zbierać dane i może być używany do podwodnych wulkanów, wraków statków i złóż minerałów. 

Serie CR-01 i CR-02 wstępnie zaprogramowanych i sterowanych robotów podwodnych, współpracujących z Rosją przez Shenyang Institute of Automation, Chińska Akademia Nauk, mają maksymalną głębokość nurkowania 6000 m i zakończyły badanie Oceanu Spokojnego . Jeśli chodzi o roboty kosmiczne, Robonaut, robot opracowany przez NASA w Stanach Zjednoczonych, zastąpi astronautów w pracy poza pojazdem, a jego szybkość reakcji jest szybsza niż u ludzi, przystosowując się do nieprzewidzianych sytuacji awaryjnych.

Obecnie Chiny wkroczyły w starzenie się społeczeństwa, a problemy opieki medycznej, rehabilitacji i pomocy dla niepełnosprawnych spowodowane starzejącą się strukturą populacji spowodowały również ogromną presję ekonomiczną i surowcową na całe społeczeństwo. Roboty chirurgiczne reprezentowane przez roboty da Vinci reprezentują najwyższy poziom współczesnych robotów medycznych, a także pokazują szerokie możliwości zastosowania robotów medycznych. 

Roboty egzoszkieletowe wykazały również swoje zalety w pomaganiu osobom starszym i niepełnosprawnym w chodzeniu. Potencjał aplikacyjny. Jeśli chodzi o roboty medyczne, wiele szpitali, takich jak Southwest Hospital w moim kraju, używa do badań przewodu pokarmowego robotów do endoskopii kapsułkowych zamiast tradycyjnych gastroskopów. Robot ma tylko wielkość kapsuły. Po przyjęciu doustnym lekarz może obserwować na wyświetlaczu wnętrze przewodu pokarmowego 360°, a badanie można wykonać w około 15 minut, co nie tylko zwiększa komfort pacjenta, ale także zapobiega zakażenia krzyżowego i jest bardziej higieniczne i bezpieczne. . 

Jeśli chodzi o roboty dla osób starszych, Robot Suit HAL, robot egzoszkieletowy z Cyberdyne w Japonii, może pomóc pacjentom z trudnościami w chodzeniu w osiągnięciu rehabilitacji, a także nadaje się do pomocy osobom starszym w chodzeniu. Robot może pomóc użytkownikowi w stanie, chodzeniu, chwytaniu i podnoszeniu ciężkich przedmiotów itp. Działanie, a ciągły czas pracy może osiągnąć 280 minut.

2. Materiały robotów i ich lekkie trendy

Obecnie różne gatunki materiałów metalowych są pierwszym wyborem materiałów na różne części konstrukcyjne robota, takie jak żeliwo, stal stopowa, stal nierdzewna, stop aluminium i stop tytanu. Pierwszym aspektem projektowania i użytkowania robotów profesjonalnych reprezentowanych przez tradycyjne roboty przemysłowe jest to, że muszą one mieć wystarczającą wytrzymałość. Dlatego też większość ich elementów konstrukcyjnych wykonana jest z różnego rodzaju żeliwa, stali stopowej i innych materiałów, a część ze stopów aluminium i materiałów kompozytowych. Czekać.

Biorąc pod uwagę wysokie wymagania robota wykrywająco-ratowniczego w zakresie zmniejszenia jego masy własnej, szybkiego i stabilnego ruchu itp., po wymianie stali 45# na matrycę z żywicy termoplastycznej wzmocnionej włóknem lnianym lub materiał kompozytowy z żywicy termoutwardzalnej do wykonania głównego nadwozia robota detekcyjnego, masa korpusu głównego jest zmniejszona do 45 kg, czyli o 190.5 kg mniej niż oryginalna masa nadwozia, a wskaźnik redukcji masy wynosi aż 80.9%. Roboty usług domowych mają nieco niższe wymagania dotyczące wytrzymałości materiału, ale mają większe wymagania dotyczące masy robota lub możliwości przenoszenia. Dlatego podstawowa konstrukcja robotów usługowych wykorzystuje głównie materiały ze stopów aluminium. Na przykład konstrukcja ramienia robota usługowego dla osób starszych wykonana jest ze stopu aluminium 7075. 

Lekka konstrukcja ramienia jest realizowana poprzez optymalizację konstrukcji, a jego wymagania eksploatacyjne są gwarantowane. Jako przedstawiciel robotów niepełnosprawnych, roboty egzoszkieletowe mają wyższe wymagania dotyczące redukcji masy i przenośności. Na przykład robot egzoszkieletowy EKSO (rysunek 5) wykorzystuje jako konstrukcję mechaniczną stop aluminium i tytanu, a jego całkowita waga wynosi tylko około 23 kg. Ze stopu aluminium jest również wykonany autonomiczny robot egzoszkielet kończyn dolnych PRMI z Uniwersytetu Elektronicznej Nauki i Technologii w moim kraju.

Krótko mówiąc, aby sprostać potrzebom lżejszej, wysokowydajnej i wygodnej obsługi robotów, lekkie roboty są przyszłym trendem rozwojowym. Oprócz lekkiej konstrukcji konstrukcyjnej ważniejsze są lekkie materiały. W porównaniu z lekką konstrukcją, lekki materiał sprawia, że ​​robot ma większy potencjał redukcji masy i szerszy zakres zastosowań.

3. Zalety aplikacji lekkich materiałów magnezowych na robotach

Do materiałów metalowych, które robot może wybrać, należą głównie stal, stop aluminium, stop magnezu, stop tytanu itp. Ponieważ gęstość materiałów stalowych wynosi aż 7.8 g/cm3, chociaż niewielka liczba ruchomych części robota wykorzystuje tytan materiałów stopowych (4.5g/cm3) lub stopów aluminium (2.7g/cm3) zamiast stali, gęstość stopów tytanu jest wciąż stosunkowo wysoka. Wysoka i droga, gęstość stopu aluminium jest również wyższa niż stopu magnezu.

Jako najlżejszy metalowy materiał konstrukcyjny, magnez lub stop magnezu ma gęstość 2/3 gęstości aluminium, czyli mniej niż 1/4 gęstości stali. W przypadku kompozytów poliwęglanowych zawierających 30% włókna szklanego gęstość magnezu nie przekracza jego 10%. Ponadto rezerwy zasobów żelaza i aluminium w moim kraju stanowią tylko 18.7% i 2.3% światowych proporcji, ale zasoby rudy magnezu w moim kraju są najbogatsze na świecie, a zastosowanie materiałów magnezowych ma wyjątkowe zalety surowcowe. Dlatego też materiały ze stopów magnezu i magnezu mają znaczące zalety w zakresie zmniejszenia masy, poprawy manewrowości robota i wytrzymałości ze względu na niewielką wagę i wysoką wytrzymałość właściwą. Są jednym z najbardziej idealnych materiałów do produkcji robotów.

Lekkość materiałów robota może znacznie poprawić jego zwrotność i zwiększyć wydajność pracy, podkreślając zalety robotów w zakresie zmniejszenia bezwładności ruchu, poprawy szybkości działania i dokładności ruchu. ASIMO trzeciej generacji (rysunek 6) japońskiej firmy Honda jest wykonany z lekkiego stopu, a jego obudowa jest wykonana ze stopu magnezu. To znacznie zmniejsza ciężar własny robota, a jego prędkość chodzenia zwiększa się z 1.6 km/h do 2.5. km/h, maksymalna prędkość jazdy osiągnęła 3 km/h.

Chociaż materiały ze stopów magnezu były początkowo stosowane w robotach, jednym z ważnych wąskich gardeł ograniczających stosowanie materiałów ze stopów magnezu w dziedzinie części robotów jest nadal to, że wytrzymałość i wytrzymałość istniejących gatunków stopów magnezu jest niższa niż stali i aluminium stopy. Nadal istnieje luka w wymaganiach dotyczących wydajności materiałów dla robotów i niemożliwe jest całkowite zastąpienie stali, stopów aluminium i innych materiałów. Dlatego rozwój wysokowydajnych stopów magnezu oraz technologii ich formowania i przetwarzania do produkcji części robotów ma ogromne znaczenie dla obniżenia jakości ruchomych części robotów, poprawy dokładności ruchu i osiągnięcia oszczędności energii.

W październiku 2015 r. Uniwersytet Technologiczny w Pekinie uruchomił „Wielki program postępu badań naukowych – inteligentne roboty” w odpowiedzi na aktualny stan badań i perspektywy rozwoju w dziedzinie robotyki. Oprócz głównych wspólnych kluczowych technologii, kluczowych komponentów, kompletnych badań i rozwoju maszyn oraz zintegrowanych zastosowań inteligentnych robotów, program koncentruje się na badaniach. Godną uwagi cechą jest to, że podkreśla „lekkie materiały dla robotów” reprezentowane przez materiały ze stopu magnezu. kluczowe badania technologiczne”. 

„Wielki plan rozwoju badań” opiera się na zaletach zespołu badawczo-rozwojowego i platformy badawczo-rozwojowej School of Materials Science and Technology of Beijing University of Technology w dziedzinie lekkich materiałów ze stopu magnezu od ponad dziesięciu lat i wykorzystuje wysokowydajny magnez, taki jako Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, itp. W oparciu o wyniki badań projektowania materiałów stopowych, kontroli drobnej struktury, mechanizmu formowania plastycznego itp., mających na celu zaspokojenie potrzeb robotów medycznych o wysokiej wartości dodanej i roboty domowe pod względem lekkości materiałów oraz opracowywanie nowych materiałów ze stopu magnezu o wysokiej wytrzymałości i dużej wytrzymałości w celu opracowania wysokowydajnych części ze stopu magnezu stosowanych w domowych robotach usługowych, np. medycznych/gospodarczych itp., skupiają się na lekkości takich ramion robota i innych ruchomych części, a także stopniowo realizować ogólną redukcję masy robotów usług domowych.

W kontekście przemysłu wytwórczego mojego kraju, stojącego w obliczu modernizacji przemysłowej i transformacji starzejącego się społeczeństwa, w ciągu najbliższych dziesięciu, a nawet dziesięcioleci, zapotrzebowanie na tradycyjne roboty przemysłowe i nowe domowe roboty usługowe będzie nadal rosło, a potencjał zastosowania na rynku robotów jest bardzo znaczący. Zastosowanie w robotach lekkich materiałów stopowych reprezentowanych przez stopy magnezu ma zalety polegające na znacznej poprawie zwrotności robotów, zmniejszeniu zużycia energii i wydłużeniu czasu czuwania. Jest to jeden z ważnych kierunków badań i rozwoju robotów.

Link do tego artykułu: Zastosowanie materiałów ze stopu magnezu w lekkich robotach

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi obejmujące frezowanie, toczenie według specyfikacji klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, wiercenie,odlewanie,metalowa blacha i tłoczenie. Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli motoryzacyjny, Aerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.