Aplikácia materiálov zo zliatiny horčíka v ľahkých robotoch

1. Stav vývoja a aplikácie robotov

Keďže vývoj robotov neustále dospieva, uplatnenie robotov sa rozšírilo z najranejších priemyselných oblastí na medicínu a zdravotníctvo, služby pre život, prieskum vesmíru a oceánov, armádu a zábavu atď. Robotika nielenže posunie výrobný priemysel do nového etapa, ale bude znamenať aj rýchly rozvoj nevýrobnej automatizačnej techniky.

V súčasnosti Spojené štáty, Japonsko, Európa, Južná Kórea a ďalšie priemyselné veľmoci umiestňujú prelomové technológie v oblasti robotiky a podporujú rozvoj robotického priemyslu na dôležitom strategickom mieste v rozvoji vedy a techniky vo všetkých krajinách. V „Made in China 2025“ Čína tiež považuje „špičkové CNC obrábacie stroje a roboty“ za jednu z 10 kľúčových oblastí vývoja a navrhuje „zameranie sa na priemyselné roboty, špeciality, ako sú automobily, stroje, elektronika, nebezpečný tovar. výroba, národná obrana, vojenský, chemický a ľahký priemysel. 

Potreby aplikácií robotov, ako aj servisných robotov, ako sú zdravotníctvo a zdravotníctvo, domáce služby, vzdelávanie a zábava, aktívne skúmajú a vyvíjajú nové produkty a podporujú štandardizáciu a modulárny vývoj robotov.“ „Národný stredný a dlhodobý Náčrt programu rozvoja vedy a techniky (2006-2020)“ tiež jasne považuje servisné roboty za strategickú high-tech prioritu budúceho vývoja a navrhuje „zameranie sa na aplikačné požiadavky servisných robotov, výskumné metódy navrhovania, výrobné procesy a inteligentné riadenie. Spoločné základné technológie ako integrácia s aplikačnými systémami“ [5]. 

V súčasnosti je priemerná hustota priemyselných robotov používaných vo svetovom spracovateľskom priemysle 55 jednotiek na 10,000 36 zamestnancov, zatiaľ čo hustota priemyselných robotov v Číne je len 10,000 jednotiek na 2020 80 zamestnancov. Vzhľadom na vyššie uvedené skutočnosti sa všeobecným trendom stala „strojová náhrada“. V Guangzhou, predstaviteľovi výrobného priemyslu v delte Perlovej rieky, vláda navrhla, aby do roku XNUMX viac ako XNUMX % výrobných podnikov v meste využívalo priemyselné roboty a inteligentné zariadenia.

Okrem širokého využitia v procesoch ako napr lisovanie, zváranie a automatizované montážne linky vo výrobnom priemysle môžu byť roboty použité aj na nahradenie tradičných manuálnych úloh, ako je brúsenie, zložité zváranie a leštenie. Apple používa dva elektronické roboty KUKA na dvakrát vyleštenie vzhľadu Macu Pro, aby vytvoril zrkadlový povrch. 

Po dokončení vonkajšieho leštenia robot vyleští aj vnútro škrupiny Macu Pro, ako je znázornené na obrázku 1. Zváracie roboty zohrali mimoriadne dôležitú úlohu vo vysokokvalitnej a efektívnej výrobe zvárania trupu a postupne sa transformujú na automatizáciu . Južná Kórea prijala mobilného lodného zváracieho robota Rail Runner založeného na PDA, ktorý môže vstúpiť do uzavretej konštrukcie lode s dvojitým trupom, ktorú je potrebné zvárať, a pracovať v drsnom zváracom prostredí s toxickými plynmi a vysokou teplotou namiesto manuálneho automatické zváranie. 

PTJ je komplexný high-tech podnik, ktorý sa opiera o technické zázemie Čínskej akadémie vied a zameriava sa na optimalizáciu dizajnu dielov pre inteligentné roboty, výrobu a domáci a zahraničný predaj. Firemný tím bol založený v roku 2010 a dlhodobo sa venuje spracovaniu vysoko presných, vysoko obtiažnych a ľahko deformovateľných kovových a plastových dielov a malej a strednej výrobe a výrobe ľahkých zliatin a kompozitných materiálov (napr. ako zliatina horčíka a lítia, zliatina horčíka a hliníka, uhlíkové vlákna atď.). A služby obstarávania a prispôsobenia dielov pre roboty.

Aj uplatnenie robotov v nevýrobných odvetviach je čoraz rozmanitejšie. Amazon vybavil vo svojom distribučnom centre viac ako 15,000 3 kolesových robotov Kiva na realizáciu automatizácie skladu, ako je znázornené na obrázku 2. Tieto roboty sa pohybujú rýchlo a ticho. Po prijatí digitálnych pokynov bezdrôtovo prenášaných centrálnym počítačom naskenujú štítky s čiarovými kódmi na zemi, aby nimi prešli, zasunú sa pod police a potom ich pošlú zberačom. Podvodný robot R4D4000 vyvinutý Japonskom má maximálnu hĺbku ponoru XNUMX m, dokáže autonómne zbierať údaje a možno ho použiť na podmorské sopky, vraky lodí a ložiská nerastov. 

Séria predprogramovaných a riadených podvodných robotov CR-01 a CR-02, ktoré spolupracujú s Ruskom v rámci Shenyang Institute of Automation, Čínska akadémia vied, majú maximálnu hĺbku ponoru 6000 m a dokončili prieskum Tichého oceánu. . Pokiaľ ide o vesmírne roboty, robot Robonaut, ktorý vyvinula NASA v Spojených štátoch, nahradí astronautov pri práci mimo vozidla a jeho rýchlosť odozvy je rýchlejšia ako u ľudí, prispôsobuje sa nepredvídaným núdzovým situáciám.

V súčasnosti Čína vstúpila do starnúcej spoločnosti a problémy lekárskej starostlivosti, rehabilitácie a pomoci zdravotne postihnutým spôsobené starnúcou štruktúrou obyvateľstva tiež priniesli obrovské ekonomické a zdrojové tlaky na celú spoločnosť. Chirurgické roboty reprezentované robotmi da Vinci predstavujú najvyššiu úroveň súčasných medicínskych robotov a zároveň ukazujú široké aplikačné možnosti medicínskych robotov. 

Roboty Exoskeleton tiež ukázali svoje výhody pri pomoci starším a zdravotne postihnutým ľuďom pri chôdzi. Aplikačný potenciál. Pokiaľ ide o medicínske roboty, mnohé nemocnice, ako napríklad Southwest Hospital v mojej krajine, používajú na gastrointestinálne vyšetrenia namiesto tradičných gastroskopov kapsulové endoskopické roboty. Robot má veľkosť iba kapsuly. Po perorálnom podaní pacienta môže lekár cez displej pozorovať vnútro tráviaceho traktu 360° a vyšetrenie je možné absolvovať za cca 15 minút, čo nielenže robí pacienta pohodlnejšie, ale jednorazová kapsula tiež zabraňuje krížovej infekcie a je hygienickejšia a bezpečnejšia. . 

Pokiaľ ide o roboty pre starších ľudí, robot Suit HAL, exoskeleton robot od spoločnosti Cyberdyne of Japan, môže pomôcť pacientom s ťažkosťami pri chôdzi dosiahnuť rehabilitáciu a je tiež vhodný na pomoc starším ľuďom pri chôdzi. Robot môže pomôcť nositeľovi dokončiť státie, chôdzu, uchopenie a zdvíhanie ťažkých predmetov atď. Akcia a nepretržitý pracovný čas môže dosiahnuť 280 minút.

2. Robotické materiály a ich trendy v oblasti nízkej hmotnosti

V súčasnosti sú rôzne druhy kovových materiálov prvou voľbou materiálov pre rôzne konštrukčné časti robotov, ako je liatina, legovaná oceľ, nehrdzavejúca oceľ, zliatina hliníka a zliatina titánu. Prvým hľadiskom pri navrhovaní a používaní profesionálnych robotov reprezentovaných tradičnými priemyselnými robotmi je, že musia mať dostatočnú pevnosť. Preto je väčšina ich konštrukčných častí vyrobená z rôznych druhov liatiny, legovanej ocele a iných materiálov a niektoré časti sú vyrobené z hliníkovej zliatiny a kompozitných materiálov. počkaj

Berúc do úvahy vysoké požiadavky detekčného a záchranného robota na zníženie vlastnej hmotnosti, rýchly a stabilný pohyb atď., Po nahradení 45# ocele ľanovým vláknom vystuženej prírodným vláknom matrice z termoplastickej živice alebo kompozitného materiálu z termosetovej živice karosérie detekčného robota sa hmotnosť hlavnej karosérie zníži na 45 kg, čo je o 190.5 kg menej ako hmotnosť pôvodnej karosérie auta, a miera zníženia hmotnosti je až 80.9 %. Roboty pre domáce služby majú o niečo nižšie požiadavky na pevnosť materiálu, ale majú väčšie požiadavky na hmotnosť robota či prenosnosť. Základná konštrukcia servisných robotov preto väčšinou využíva materiály z hliníkovej zliatiny. Napríklad konštrukcia ramena služobného robota pre seniorov je vyrobená z hliníkovej zliatiny 7075. 

Odľahčená konštrukcia ramena je realizovaná optimalizáciou konštrukcie a sú zaručené jeho výkonnostné požiadavky. Ako zástupca hendikepovaných robotov majú roboty exoskeleton vyššie požiadavky na redukciu hmotnosti a prenosnosť. Napríklad exoskeletonový robot EKSO (obrázok 5) používa ako mechanickú štruktúru hliník a zliatinu titánu a jeho celková hmotnosť je len asi 23 kg. Autonómny exoskeletonový robot dolných končatín PRMI na zníženie hmotnosti z Univerzity elektronických vied a technológií mojej krajiny je tiež vyrobený z hliníkovej zliatiny.

Stručne povedané, s cieľom uspokojiť potreby väčšej hmotnosti, vyššej účinnosti a pohodlnej obsluhy robotov sú ľahké roboty trendom budúceho vývoja. Okrem ľahkého konštrukčného dizajnu sú dôležitejšie ľahké materiály. V porovnaní s ľahkou konštrukciou má ľahký materiál robotu väčší potenciál na zníženie hmotnosti a širší rozsah aplikácií.

3. Výhody použitia ľahkých horčíkových materiálov na robotoch

Kovové materiály, ktoré si robot môže vybrať, zahŕňajú hlavne oceľ, hliníkovú zliatinu, horčíkovú zliatinu, titánovú zliatinu atď. Keďže hustota oceľových materiálov je až 7.8 g/cm3, aj keď malý počet pohyblivých častí robota používa titán zliatinové materiály (4.5 g/cm3) alebo materiály z hliníkových zliatin (2.7 g/cm3) namiesto oceľových materiálov, hustota titánových zliatin je stále relatívne vysoká. Vysoká a drahá, hustota hliníkovej zliatiny je tiež vyššia ako hustota horčíkovej zliatiny.

Ako najľahší kovový konštrukčný materiál má horčík alebo horčíková zliatina hustotu 2/3 hustoty hliníka, čo je menej ako 1/4 hustoty ocele. V prípade polykarbonátových kompozitov obsahujúcich 30 % skleneného vlákna hustota horčíka nepresahuje jeho 10 %. Okrem toho zásoby železa a hliníka v mojej krajine predstavujú len 18.7 % a 2.3 % svetového podielu, ale zásoby horčíkovej rudy v mojej krajine sú najbohatšie na svete a použitie horčíkových materiálov má jedinečné výhody v oblasti zdrojov. Materiály horčíka a zliatin horčíka majú preto významné výhody pri znižovaní hmotnosti, zlepšovaní manévrovateľnosti robota a odolnosti vďaka svojej nízkej hmotnosti a vysokej špecifickej pevnosti. Sú jedným z najideálnejších materiálov na výrobu robotov.

Nízka hmotnosť materiálov robota môže výrazne zlepšiť jeho manévrovateľnosť a zvýšiť efektivitu práce, čím sa zdôrazňujú výhody robotov pri znižovaní zotrvačnosti pohybu, zlepšovaní prevádzkovej rýchlosti a presnosti pohybu. ASIMO tretej generácie (obrázok 6) od japonskej spoločnosti Honda je vyrobené z ľahkej zliatiny a jeho plášť je vyrobený zo zliatiny horčíka. Tým sa výrazne zníži vlastná hmotnosť robota a rýchlosť jeho chôdze sa zvýši z 1.6 km/h na 2.5. km/h, maximálna rýchlosť jazdy dosiahla 3 km/h.

Hoci sa materiály z horčíkovej zliatiny spočiatku používali v robotoch, jedným z dôležitých prekážok obmedzujúcich použitie materiálov horčíkovej zliatiny v oblasti dielov robotov je stále to, že pevnosť a húževnatosť existujúcich tried horčíkových zliatin je nižšia ako pevnosť a húževnatosť ocele a hliníka. zliatin. Stále existuje medzera v požiadavkách na výkon materiálov robotov a nie je možné úplne nahradiť oceľ, hliníkovú zliatinu a iné materiály. Preto má vývoj vysokovýkonných horčíkových zliatin a technológií ich tvarovania a spracovania na výrobu dielov robotov veľký význam pre znižovanie kvality pohyblivých dielov robotov, zlepšovanie presnosti pohybu a dosahovanie úspory energie.

V októbri 2015 Pekinská technologická univerzita spustila „Program na rozvoj veľkého vedeckého výskumu – inteligentné roboty“ ako odpoveď na súčasný stav výskumu a perspektívy vývoja v oblasti robotiky. Okrem hlavných spoločných kľúčových technológií, kľúčových komponentov, kompletného strojového výskumu a vývoja a integrovaných aplikácií inteligentných robotov sa program zameriava na výskum. Pozoruhodnou vlastnosťou je, že zdôrazňuje „ľahké materiály pre roboty“ reprezentované materiálmi z horčíkovej zliatiny. kľúčový technologický výskum“. 

„Plán veľkého pokroku vo výskume“ sa opiera o výhody tímu R&D a platformy R&D School of Materials Science and Technology of Beijing University of Technology v oblasti materiálov z ľahkých zliatin horčíka už viac ako desať rokov a využíva vysoko výkonný horčík, napr. ako Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr atď. Na základe výsledkov výskumu dizajnu zliatinových materiálov, riadenia jemnej štruktúry, mechanizmu tvarovania plastov atď., zameraných na potreby medicínskych robotov s vysokou pridanou hodnotou a domáce roboty z hľadiska odľahčenia materiálu a vývoj nových materiálov z horčíkovej zliatiny s vysokou pevnosťou a húževnatosťou s cieľom vyvinúť vysokovýkonné diely z horčíkovej zliatiny používané v domácich robotoch, ako sú napríklad lekárske/domáce práce atď., sa zameriavajú na ľahké takýchto robotických ramien a iných pohyblivých častí a postupne realizovať celkovú redukciu hmotnosti robotov pre domáce služby.

V kontexte výrobného priemyslu mojej krajiny, ktorý čelí modernizácii priemyslu a transformácii starnúcej spoločnosti, bude v najbližších desiatich alebo dokonca desaťročiach dopyt po tradičných priemyselných robotoch a nových robotoch pre domáce služby naďalej rásť a aplikačný potenciál na trhu s robotmi je veľmi významný. Použitie ľahkých zliatinových materiálov predstavovaných horčíkovými zliatinami v robotoch má výhody v tom, že výrazne zlepšuje manévrovateľnosť robotov, znižuje spotrebu energie a predlžuje pohotovostný čas. Je to jeden z dôležitých smerov výskumu a vývoja robotov.

Odkaz na tento článok ： Aplikácia materiálov zo zliatiny horčíka v ľahkých robotoch

Vyhlásenie o dotlači: Ak neexistujú žiadne špeciálne pokyny, všetky články na tomto webe sú pôvodné. Uveďte prosím zdroj pre dotlač: https: //www.cncmachiningptj.com/，ďakujeme！

PTJ® poskytuje celú škálu vlastných presností CNC obrábanie porcelánu služby. ISO 9001: 2015 a AS-9100 certifikované. 3, 4 a 5-osá rýchla presnosť CNC obrábanie služby vrátane frézovania, obrábania podľa požiadaviek zákazníka, schopné obrábania kovových a plastových častí s toleranciou +/- 0.005 mm. Medzi sekundárne služby patrí CNC a bežné brúsenie, vŕtanie,tlakové liatie,plech a lisovanie. Poskytovanie prototypov, plná výroba, technická podpora a úplná kontrola. Poskytuje automobilový priemysel, letecký, formy a svietidlá, led osvetlenie,zdravotné, bicykel a spotrebiteľ elektronika priemyselné odvetvia. Dodanie včas. Povedzte nám niečo o rozpočte vášho projektu a predpokladanom čase dodania. Budeme s vami strategizovať, aby sme poskytli čo najefektívnejšie služby, ktoré vám pomôžu dosiahnuť váš cieľ, Vitajte na stránke Kontaktujte nás ( sales@pintejin.com ) priamo pre váš nový projekt.