Kompozicinių medžiagų taikymo ir plėtros analizė humanoidiniais robotuose

Kompozicinių medžiagų pritaikymas humanoidiniame robotikoje skatina „skeleto revoliuciją“, žymiai sustiprinant robotų mobilumą, ištvermę ir pritaikant aplinkai per lengvą dizainą, didelę jėgą ir funkcines naujoves . Šioje analizėje nagrinėjami keturi matmenys: taikymo vertė, pagrindinės medžiagos, technologijos tendencijos ir tiekimo grandinės iššūkiai:

I . pagrindinė programos reikšmė: leidimas per našumo kliūtis

1. lengvas efektyvumas

1 . 1 Tradicinės metalinės medžiagos (tokios kaip aliuminio lydiniai) turi didelį tankį, ribodamas robotų lankstumą ir ištvermę . kompozicinės medžiagos, tokios kaip PEEK, tankis yra tik 1,3 g/cm³ (pusė aliuminio lydinių), įgalinančios „TESLA Optimus“, kad būtų sumažinta svoris 10 kg ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina pėsčiųjų greitį ir padidina aluminio lydinius).

1 . 2 anglies pluošto sustiprintas žvilgsnis (CF/PEEK) yra 58% aliuminio lydinio tankis, žymiai sumažinantis energijos sąnaudas išlaikant lygiavertį stiprumą.

2. didelio stiprumo ir atsparumo dėvėjimams

2 . 1 PEEK medžiagų lenkimo stipris yra 35 MPa, o trinties koeficientas yra žemas kaip 0 . 02 (lygi penktadaliui ledo), pratęsiant sąnario komponentų gyvenimo trukmę tris kartus ir įgalinant 20, {000 valandas, kurių palaikymas be priežiūros (e {9},} g., G., Abb. robotai).

2.2 „Boston Dynamics“ atlaso pirštų jungtys naudoja „Peek“ kompozicines medžiagas, kurių smūgio stipris yra 180 MPa, o patrauklios jėgos paklaida -<0.1 N, enabling precise operations.

3. funkcinės integracijos išplėtimas

3 {. 1 savarankiškos savybės sumažina transmisijos komponentų susidėvėjimą, o savaime gydančios medžiagos (pvz., Mikrokapsulės poliuretano dangos) gali ištaisyti 0,3 mm įbrėžimus per 48 valandas, trims kartus pratęsdama korpuso gyvenimo trukmę tris kartus.

3 . 2 atsparumas aukštai temperatūrai (PEEK gali atlaikyti ilgą laiką iki 250 laipsnių temperatūrą) ir elektromagnetinis ekranavimas (magnio lydinys) išplėsti taikymo scenarijus ekstremaliose aplinkose.

II . pagrindiniai kompozicinės medžiagos technologijos maršrutai ir taikymo scenarijai

(1) Specialusis inžinerinė plastika: PEEK dominuoja pagrindinių perdavimo komponentams

• Taikymo scenarijai: pavaros, guoliai, jungtiniai rėmai

• Našumo pranašumai: didelis tvirtumas, savaiminis tepimas, cheminės korozijos atsparumas . Vieno humanoidinio roboto naudojamas maždaug 6 . 6 kg žvilgsnio (1 kg gryno žvilgsnio + 5.6} kg CF/Peek), mažindamas 40% svorio, palyginti su metalu.

• Atvejo analizė: „UBTech Walker S“ naudoja žvilgsnio reduktorius, kad subalansuotų apkrovą ir svorį; „Tesla Optimus“ pakeičia metalą žvilgsniu į harmoninio reduktoriaus pavarų ratą .

(2) Anglies pluošto sustiprintos kompozitai:

• Techninė forma: CF/PEKE

• Esant 70% anglies pluošto tūrio, tempimo stipris yra panašus į titano lydinį, kurio tankis yra tik 36% titano lydinio .

• Programos: „Kent Co ., Ltd .“ CF/PEEK prepreg naudojamas orlaivio atvarto pavaros, norint pasiekti 40% svorio mažinimą; Guangwei kompozicinės medžiagos „Medicinos klasės produktai yra suderinami su ortopedinėmis robotinėmis rankomis .

(3) Lengvi metalo lydiniai: magnio lydinys kaip ekonomiškas pasirinkimas

• Taikymo scenarijai: korpusai, struktūrinės atramos

• Svorio mažinimo našumas viršija aliuminį (magnio ir aliuminio kainos santykis 0 . 87), pagerinus elektromagnetinio ekrano ir šilumos išsklaidymo efektyvumą . baowu magnio pramonės pramonės robotai pasiekia 11% svorio mažinimo ir 10% energijos sutaupymą.

• Pusiau kietas procesas išsprendžia atsparumo korozijai problemas ir yra tinkamas mažoms humanoidinių robotų dalims .

(4) bioninės ir intelektualios medžiagos: kitas proveržis

• MX6 Bionic Material: Dynamic deformation rate >300%, trinties koeficientas 0 . 02, nusidėvėjimo greitis sumažintas 72%, naudojamas lanksčiuose sąnariuose (e . g ., chirurginių robotų perdavimo komponentai).

• Formos atminties lydiniai: jungties lenkimo kampas artėja 180 laipsnių, imituodamas žmogaus judesio diapazoną .

Iii . plėtros tendencijos ir technologinės evoliucijos kryptys

1. Medžiagos našumo optimizavimas

1 {. 1 SPEKED ŽENKLO ŽEMOS TEMPERATINĖS TRUMPLESNIJOS SPRENDIMAS: padidėja atliekant anglies pluošto/stiklo pluošto modifikaciją, kuriant žemos temperatūros kietumo laipsnius.

1 . 2 Kompozicinio proceso atnaujinimai: RTM (dervos perdavimo liejimas) sumažina CFRP komponentų gamybos ciklą nuo 4 valandų iki 45 minučių, o 40% sumažėja.

2. intelektas ir funkcinė integracija

2 . 1 jutiklio įterpimas: PEEK izoliacinės savybės leidžia integruoti su elektroniniais komponentais, pasiekti integruotą struktūros funkcijos dizainą.

2 . 2 Savarankiškos jutimo medžiagos: sukuria streso ir elektros signalo reaguojančias medžiagas, kad būtų galima stebėti robotinių ginklų apkrovos būklę realiuoju laiku.

3. Žaliasis tvarumas

3 {. 1 biologinės medžiagos: Bio pagrindu pagaminta PA610 (atsinaujinančios žaliavos, didesnės arba lygios 40%) sumažina anglies pėdsaką 35%, suderindama su ES ROHS 3.0 standartais.

3 . 2 perdirbimo technologija: termoplastiniai kompozitai (E . g ., pps) gali būti ištirpinti ir pakeisti, skatinant apskrito ekonomiką.

IV . pramonės grandinės kraštovaizdis ir iššūkiai

4.1 Pramonės grandinės žemėlapis ir vidaus gamybos pažanga

4.2 Dabartinės kliūtys

• Išlaidų apribojimai: PEEK vieneto kaina yra maždaug 300, 000 juanių už toną (su fluoroketonu, kuris sudaro 50% išlaidų), o išlaidų sumažinimas pagal skalę priklauso nuo išplėtimo gamybos pajėgumų .

• Apdorojimo kliūtys: PEEK injekcijos formavimui reikalinga specializuota aukštos temperatūros įranga (tokia, kurią teikia Haičio tarptautinis), ir reikia patobulinti tikslios pavarų apdorojimo išeigos greitį {.

• Standartų trūkumas: Termoplastinių kompozitų ir ilgalaikio patikimumo duomenų bazių nuovargio bandymai išlieka neišsamios .

V . Santrauka: būsimi augimo varikliai

5 {. 1 rinkos potencialas: Iki 2025 m. Pasaulinė humanoidų robotų rinkos dydis viršys 5 milijardus USD, o lengvos medžiagos sudarys daugiau kaip 20% (PEEK - 3,5 milijardo RMB).

5 . 2 Inovacijų fokusavimas: biomimetinės medžiagos (E . g ., Mx6), intelektualūs reaguojantys kompozitai ir superkritinė perdirbimo technologija.

5 . 3 buitinės galimybės: fluoroketono žaliavos („Xinhuan New Materials“), PEEK polimerizacija (Zhongyan Co ., LTD .), o CFRP prepregs (Kent Co {., LTD .) yra atkakliai. milžinai.

Kompozicinės medžiagos vystosi nuo „pasyvaus apkrovos laikymo“ iki „aktyvaus įgalinimo .“. Ateities humanoidinių robotų lankstumas, ištvermė ir intelektas labai priklausys nuo materialinių naujovių-tai ne tik technologinė konkurencija, bet ir galimybių tiekimo grandinės restruktūrizavimui.

Šaltinis: www . frpapp . com