A magnézium ötvözetű anyagok alkalmazása könnyű robotokban

1. A robotok fejlesztési és alkalmazási állapota

A robotok fejlődésének előrehaladtával a robotok alkalmazása a legkorábbi ipari területekről kiterjedt az orvostudományra és az egészségügyre, az életvezetési szolgáltatásokra, az űr- és óceánkutatásra, a katonai és a szórakoztatásra stb. szakaszában, hanem bevezeti a nem gyártási automatizálási technológia gyors fejlődését is.

Jelenleg az Egyesült Államok, Japán, Európa, Dél-Korea és más ipari hatalmak áttörést jelentenek a robotikai technológiában, és elősegítik a robotikai ipar fejlődését a tudomány és a technológia fejlődésében minden országban fontos stratégiai pozícióban. A "Made in China 2025"-ben Kína a "csúcskategóriás CNC szerszámgépeket és robotokat" is a 10 kulcsfontosságú fejlesztési terület egyikének tekinti, és azt javasolja, hogy "az ipari robotokra, speciális termékekre, például autókra, gépekre, elektronikára és veszélyes árukra összpontosítsanak feldolgozóipar, honvédelem, katonai, vegyipar és könnyűipar. 

A robotok alkalmazási igényei, valamint az olyan kiszolgáló robotok, mint az orvosi és egészségügyi, otthoni szolgáltatások, oktatás és szórakoztatás, aktívan kutatnak és fejlesztenek új termékeket, valamint elősegítik a robotok szabványosítását és moduláris fejlesztését. Tudományos és technológiai fejlesztési programvázlat (2006-2020)" szintén egyértelműen a szolgáltató robotokat a jövőbeli fejlesztés stratégiai csúcstechnológiai prioritásaként kezeli, és azt javasolja, hogy „a szolgáltató robotok alkalmazási követelményeire, a kutatási tervezési módszerekre, a gyártási folyamatokra és az intelligens vezérlésre összpontosítsanak. Közös alaptechnológiák, mint például az alkalmazási rendszerekkel való integráció” [5]. 

Jelenleg a világ feldolgozóiparában használt ipari robotok átlagos sűrűsége 55 egység/10,000 36 alkalmazott, míg Kínában az ipari robotok sűrűsége mindössze 10,000 egység/2020 80 alkalmazott. A fentiek tükrében a „gépi helyettesítés” általános tendenciává vált. A Pearl River Delta feldolgozóiparának képviselője, Kantonban a kormány azt javasolta, hogy XNUMX-ra a város feldolgozóipari vállalkozásainak több mint XNUMX%-a használjon ipari robotokat és intelligens berendezéseket.

Amellett, hogy széles körben használják olyan folyamatokban, mint pl bélyegzés, hegesztés és automatizált összeszerelő sorok a feldolgozóiparban, a robotok a hagyományos kézi feladatok, mint a köszörülés, komplex hegesztés és polírozás is helyettesíthetők. Az Apple két KUKA elektronikus robotot használ a Mac Pro megjelenésének kétszeri csiszolására, hogy tükörszerű felületet hozzon létre. 

A külső polírozás befejezése után a robot a Mac Pro héjának belsejét is polírozza, ahogy az 1. ábrán látható. A hegesztőrobotok rendkívül fontos szerepet játszottak a magas színvonalú és hatékony hajótest-hegesztés gyártásában, és fokozatosan átalakulnak automatizálássá. . Dél-Korea bevezetett egy PDA-alapú mobil hajóhegesztő robotot, a Rail Runnert, amely képes behatolni egy hegesztendő kettős héjazatú hajó zárt szerkezetébe, és a kézi hegesztés helyett a mérgező gázok és a magas hőmérséklet zord hegesztési környezetében is működik. automata hegesztés. 

A PTJ egy átfogó high-tech vállalkozás, amely a Kínai Tudományos Akadémia műszaki hátterére támaszkodik, és az intelligens robotalkatrészek tervezésének optimalizálására, gyártására, valamint belföldi és külföldi értékesítésére összpontosít. A cég csapata 2010-ben alakult, és régóta elkötelezett a nagy pontosságú, nagy nehézségi fokú és könnyen deformálható fém és műanyag alkatrészek feldolgozása, valamint könnyű ötvözet és kompozit anyagok (pl. mint magnézium-lítium ötvözet, magnézium-alumínium ötvözet, szénszál stb.) alkatrészek. És robotalkatrész-beszerzési és testreszabási szolgáltatások.

A robotok alkalmazása a nem gyártó iparágakban is egyre szerteágazóbb. Az Amazon több mint 15,000 3 Kiva kerekes robotot szerelt fel elosztóközpontjában a raktárautomatizálás megvalósítására, amint azt a 2. ábra mutatja. Ezek a robotok gyorsan és csendesen mozognak. Miután megkapták a központi számítógép által vezeték nélkül továbbított digitális utasításokat, beolvassák a földön lévő vonalkód-címkéket, hogy átmenjenek, becsússzanak a polcok alá, majd elküldjék a szedőknek. A Japán által kifejlesztett R4D4000 víz alatti robot maximális merülési mélysége XNUMX méter, önállóan képes adatgyűjtésre, tengeralattjáró vulkánokhoz, hajóroncsokhoz és ásványlelőhelyekhez használható. 

A Kínai Tudományos Akadémia Shenyang Automatizálási Intézete által Oroszországgal együttműködő CR-01 és CR-02 sorozatú előre programozott és irányított víz alatti robotok maximális merülési mélysége 6000 méter, és befejezték a Csendes-óceán felmérését. . Ami az űrrobotokat illeti, az egyesült államokbeli NASA által kifejlesztett Robonaut robot helyettesíti majd az űrhajósokat a járművön kívüli munkákban, és reakciósebessége gyorsabb, mint az embereké, így alkalmazkodik az előre nem látható vészhelyzetekhez.

Jelenleg Kína az elöregedő társadalomba lépett be, és az elöregedő népességszerkezet okozta egészségügyi ellátás, rehabilitáció és fogyatékosok segélyezési problémái is hatalmas gazdasági és erőforrás-nyomást róttak az egész társadalomra. A da Vinci robotok által képviselt sebészeti robotok a jelenlegi orvosi robotok legmagasabb szintjét képviselik, és bemutatják az orvosi robotok széles körű alkalmazási lehetőségeit. 

Az exoskeleton robotok az idősek és a fogyatékkal élők járásban való segítésében is megmutatták előnyeiket. Alkalmazási potenciál. Ami az orvosi robotokat illeti, sok kórház, például az országomban a Southwest Hospital kapszula endoszkópos robotokat használ a hagyományos gasztroszkópok helyett a gyomor-bélrendszeri vizsgálatokhoz. A robot csak akkora, mint egy kapszula. A páciens szájon át történő bevétele után az orvos a kijelzőn keresztül 360°-ban megfigyelheti az emésztőrendszer belsejét, és a vizsgálat körülbelül 15 perc alatt elvégezhető, ami nemcsak kényelmesebbé teszi a beteget, de az eldobható kapszula megakadályozza is. keresztfertőzés, és higiénikusabb és biztonságosabb. . 

Az idősek számára szánt robotok közül a Robot Suit HAL, a japán Cyberdyne exoskeleton robotja segítheti a járási nehézségekkel küzdő betegek rehabilitációját, és alkalmas idősek járásban való segítésére is. A robot segíthet viselőjének az állásban, gyaloglásban, nehéz tárgyak megfogásában és emelésében stb. A művelet, a folyamatos munkaidő elérheti a 280 percet.

2. Robot anyagok és könnyűsúlyú trendjeik

Jelenleg a különböző típusú fémanyagok az első számú anyagválasztás a robot különböző szerkezeti alkatrészeihez, mint például öntöttvas, ötvözött acél, rozsdamentes acél, alumíniumötvözet és titánötvözet. A hagyományos ipari robotok által képviselt professzionális robotok tervezésénél és használatánál az első szempont az, hogy kellő szilárdságúak legyenek. Ezért szerkezeti alkatrészeik nagy része különféle típusú öntöttvasból, ötvözött acélból és egyéb anyagokból, egyes részeik pedig alumíniumötvözetből és kompozit anyagokból készülnek. Várjon.

Figyelembe véve az érzékelő és mentőrobot magas követelményeit a saját súlyának csökkentésére, a gyors és stabil mozgásra stb., miután a 45#-os acélt lenszállal természetes szál erősítésű hőre lágyuló gyantamátrixra vagy hőre keményedő gyanta kompozit anyagra cserélték, hogy a fő komponenst elkészítsék. Az érzékelő robot teste, a fő test tömege 45 kg-ra csökken, ami 190.5 kg-mal kevesebb, mint az eredeti karosszéria tömege, a súlycsökkentési arány pedig eléri a 80.9%-ot. Az otthoni kiszolgáló robotoknak valamivel alacsonyabbak az anyagszilárdságra vonatkozó követelményei, de nagyobb követelményeket támasztanak a robot tömegére vagy hordozhatóságára vonatkozóan. Ezért a kiszolgáló robotok alapszerkezete többnyire alumíniumötvözet anyagokat használ. Például egy idősek kiszolgáló robotjának karszerkezete 7075-ös alumíniumötvözetből készül. 

A kar könnyű kialakítása a szerkezet optimalizálásával valósul meg, teljesítményigénye garantált. A fogyatékos robotok képviselőjeként az exoskeleton robotok magasabb követelményeket támasztanak a súlycsökkentés és a hordozhatóság tekintetében. Például az EKSO (5. ábra) exoskeleton robot mechanikai szerkezete alumíniumból és titánötvözetből áll, és a teljes tömege mindössze 23 kg. A hazám Elektronikai Tudományos és Technológiai Egyetemének PRMI autonóm súlycsökkentő exoskeleton alsó végtag robotja szintén alumíniumötvözetből készül.

Röviden, a könnyebb, nagyobb hatékonyságú és kényelmesebb robotok üzemeltetése iránti igények kielégítése érdekében a könnyűsúlyú robotok jelentik a jövő fejlesztési irányát. A könnyű szerkezeti kialakítás mellett a könnyű anyagok fontosabbak. A könnyű szerkezethez képest a könnyű anyagnak köszönhetően a robot nagyobb súlycsökkentési potenciált és szélesebb körű alkalmazást tesz lehetővé.

3. A könnyű magnézium anyagok alkalmazási előnyei robotokon

A robot által választható fémanyagok főként acélt, alumíniumötvözetet, magnéziumötvözetet, titánötvözetet stb. tartalmaznak. Mivel az acélanyagok sűrűsége eléri a 7.8 g/cm3-t, bár a robot néhány mozgó alkatrésze titánt használ. ötvözött anyagok (4.5 g/cm3) vagy alumíniumötvözet anyagok (2.7 g/cm3) acél anyagok helyett, a titánötvözetek sűrűsége még mindig viszonylag magas. Magas és drága, az alumíniumötvözet sűrűsége is nagyobb, mint a magnéziumötvözeté.

A legkönnyebb fémszerkezeti anyagként a magnézium vagy magnéziumötvözet sűrűsége 2/3-a az alumíniuménak, ami kevesebb, mint az acél 1/4-e. A 30% üvegszálat tartalmazó polikarbonát kompozitok esetében a magnézium sűrűsége nem haladja meg a 10%-ot. Emellett hazám vas- és alumíniumkincskészlete csak a világ arányának 18.7%-át és 2.3%-át teszi ki, de hazám magnéziumérc-kincsei a leggazdagabbak a világon, és a magnéziumanyagok alkalmazása egyedülálló erőforrás-előnyökkel jár. Ezért a magnézium és magnéziumötvözet anyagok jelentős előnyökkel bírnak a súly csökkentésében, a robot manőverezhetőségének javításában, valamint a könnyű súlyuknak és a nagy fajlagos szilárdságuknak köszönhetően. Ezek az egyik legideálisabb anyag a robotok gyártásához.

A robot anyagok könnyű súlya nagymértékben javíthatja manőverezőképességét és növelheti a munka hatékonyságát, kiemelve a robotok előnyeit a mozgás tehetetlenségének csökkentésében, a működési sebesség és a mozgás pontosságának javításában. A japán Honda Company harmadik generációs ASIMO-ja (6. ábra) könnyű ötvözetből, héja pedig magnéziumötvözetből készül. Ez nagymértékben csökkenti a robot önsúlyát, és járási sebessége 1.6 km/h-ról 2.5-re nő. km/h, a maximális futási sebesség elérte a 3 km/h-t.

Bár a magnéziumötvözet anyagokat kezdetben robotokban alkalmazták, a magnéziumötvözet anyagok alkalmazását korlátozó egyik fontos szűk keresztmetszet a robotalkatrészek területén továbbra is az, hogy a meglévő magnéziumötvözetek szilárdsága és szívóssága alacsonyabb, mint az acélé és alumíniumé. ötvözetek. A robotanyagokkal szemben támasztott teljesítménykövetelményekben még mindig hiányosságok vannak, az acél, alumíniumötvözet és egyéb anyagok teljes cseréje lehetetlen. Ezért a nagy teljesítményű magnéziumötvözetek és ezek alakítási és feldolgozási technológiáinak fejlesztése a robotalkatrészek gyártásához nagy jelentőséggel bír a robot mozgóalkatrészeinek minőségének csökkentésében, a mozgás pontosságának javításában és az energiatakarékosság elérésében.

2015 októberében a Pekingi Műszaki Egyetem elindította a „Nagy Tudományos Kutatásfejlesztési Program – Intelligens Robotok” elnevezésű programot, válaszul a robotika területén elért jelenlegi kutatási helyzetre és fejlesztési kilátásokra. A főbb közös kulcstechnológiák, kulcselemek, komplett gépi kutatás-fejlesztés, valamint az intelligens robotok integrált alkalmazásai mellett a program a kutatásra összpontosít. Figyelemre méltó jellemzője, hogy kiemeli a „könnyű anyagokat a robotokhoz”, amelyeket a magnéziumötvözet anyagok képviselnek. kulcsfontosságú technológiai kutatás”. 

A "nagy kutatásfejlesztési terv" a Pekingi Műszaki Egyetem Anyagtudományi és Technológiai Karának K+F csapatának és K+F platformjának előnyeire támaszkodik a könnyű magnéziumötvözet anyagok területén több mint tíz éve, és nagy teljesítményű magnéziumot használ, mint pl. mint Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr stb. Kutatási eredményei alapján az ötvözetanyag-tervezés, finomszerkezet-szabályozás, plasztikus alakító mechanizmus stb., nagy hozzáadott értékű orvosi robotok igényeit célozva háztartási robotok anyagkönnyítése, valamint új, nagy szilárdságú és nagy szívósságú magnéziumötvözet anyagok kifejlesztése, amelyek célja a háztartási robotokban, például orvosi/háztartási stb. használt, nagy teljesítményű magnéziumötvözetből készült alkatrészek kifejlesztése, a könnyű súlyra összpontosítva. az ilyen robotkarok és más mozgó alkatrészek, és fokozatosan megvalósítják az otthoni kiszolgáló robotok általános súlycsökkentését.

Hazám feldolgozóiparának, az ipari korszerűsítésnek és a társadalom elöregedésének átalakulásával összefüggésben a következő tíz, vagy akár évtizedben a hagyományos ipari robotok és az új háztartási kiszolgáló robotok iránti kereslet tovább fog növekedni, és a robotpiaci alkalmazási potenciál igen jelentős. A magnéziumötvözetek által képviselt könnyű ötvözetanyagok robotokban való alkalmazása azzal az előnnyel jár, hogy jelentősen javítja a robotok manőverezhetőségét, csökkenti az energiafogyasztást és megnöveli a készenléti időt. A robotkutatás és -fejlesztés egyik fontos iránya.

Link a cikkhez ： A magnézium ötvözetű anyagok alkalmazása könnyű robotokban

Nyilatkozat újranyomtatása: Ha nincsenek speciális utasítások, akkor az oldalon található összes cikk eredeti. Kérjük, adja meg az újranyomtatás forrását: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

A PTJ® az Custom Precision teljes skáláját biztosítja CNC megmunkálás Kína szolgáltatások. ISO 9001: 2015 és AS-9100 tanúsítvánnyal. 3, 4 és 5 tengelyes gyors pontosság CNC megmunkálás szolgáltatások, beleértve a marást, az ügyfelek igényeinek kielégítését, Fém- és műanyag alkatrészek készítése +/- 0.005 mm tűréssel. Másodlagos szolgáltatások közé tartozik a CNC és a hagyományos csiszolás, fúrásöntés,fém lemez és bélyegzés. Prototípusok, teljes gyártási futtatások, technikai támogatás és teljes ellenőrzés biztosítása autóipari, légtér, penész és lámpatest, led világítás,orvosi, kerékpár és fogyasztó elektronika iparágak. Időben történő szállítás. Mondjon el egy kicsit a projekt költségvetéséről és a várható szállítási időről. Önnel fogunk stratégiát kötni, hogy a lehető legköltséghatékonyabb szolgáltatásokat nyújthassuk a cél elérése érdekében. Üdvözöljük a Kapcsolat ( sales@pintejin.com ) közvetlenül az új projektjéhez.