Ứng dụng của vật liệu hợp kim magie trong rô bốt nhẹ


Với sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại, các loại hình và lĩnh vực ứng dụng của robot tiếp tục được mở rộng. Theo phân loại của rô bốt hiện đại, rô bốt có thể được chia thành rô bốt phục vụ chuyên nghiệp và rô bốt phục vụ gia đình. Ngành công nghiệp chế biến các bộ phận robot PTJ cũng đang bùng nổ.

Ứng dụng của vật liệu hợp kim magie trong rô bốt nhẹ
Ứng dụng của vật liệu hợp kim magie trong rô bốt nhẹ

1. Tình hình phát triển và ứng dụng của robot

Khi sự phát triển của robot tiếp tục trưởng thành, ứng dụng của robot đã mở rộng từ các lĩnh vực công nghiệp đầu tiên đến y tế và sức khỏe, dịch vụ cuộc sống, khám phá không gian và đại dương, quân sự và giải trí, v.v. nhưng cũng sẽ mở ra sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tự động hóa phi sản xuất.

Hiện nay, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Châu Âu, Hàn Quốc và các cường quốc công nghiệp khác đặt bước đột phá trong công nghệ robot và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp robot ở vị trí chiến lược quan trọng trong sự phát triển của khoa học và công nghệ ở tất cả các nước. Trong “Made in China 2025”, Trung Quốc cũng coi “máy công cụ CNC và rô bốt cao cấp” là một trong 10 lĩnh vực phát triển chính, đồng thời đề xuất “tập trung vào rô bốt công nghiệp, chuyên ngành, chẳng hạn như ô tô, máy móc, thiết bị điện tử, hàng nguy hiểm các ngành sản xuất, quốc phòng, quân sự, hóa chất và công nghiệp nhẹ. 

Các nhu cầu ứng dụng của rô bốt, cũng như rô bốt dịch vụ như y tế và sức khỏe, dịch vụ gia đình, giáo dục và giải trí, tích cực nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới, đồng thời thúc đẩy tiêu chuẩn hóa và phát triển mô-đun của rô bốt. “Quốc gia Trung và Dài hạn Đề cương Chương trình Phát triển Khoa học và Công nghệ (2006-2020) “cũng coi robot dịch vụ là ưu tiên công nghệ cao chiến lược cho sự phát triển trong tương lai và đề xuất” tập trung vào các yêu cầu ứng dụng robot dịch vụ, phương pháp thiết kế nghiên cứu, quy trình sản xuất và điều khiển thông minh. Các công nghệ cơ bản phổ biến như tích hợp với các hệ thống ứng dụng ”[5]. 

Hiện tại, mật độ trung bình của rô bốt công nghiệp được sử dụng trong ngành sản xuất trên thế giới là 55 đơn vị trên 10,000 lao động, trong khi mật độ rô bốt công nghiệp ở Trung Quốc chỉ là 36 đơn vị trên 10,000 lao động. Theo quan điểm của nền tảng trên, “thay thế máy móc” đã trở thành xu hướng chung. Tại Quảng Châu, đại diện ngành sản xuất ở Đồng bằng sông Châu Giang, chính phủ đã đề xuất rằng đến năm 2020, hơn 80% doanh nghiệp sản xuất trong thành phố nên sử dụng robot công nghiệp và thiết bị thông minh.

Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong các quy trình như dập, hàn, và các dây chuyền lắp ráp tự động trong công nghiệp sản xuất, robot cũng có thể được sử dụng để thay thế các công việc thủ công truyền thống như mài, hàn phức tạp, đánh bóng. Apple sử dụng hai robot điện tử KUKA để đánh bóng bề ngoài của Mac Pro hai lần để tạo ra bề mặt giống như gương. 

Sau khi hoàn thành việc đánh bóng bên ngoài, robot cũng sẽ đánh bóng bên trong vỏ Mac Pro, như trong Hình 1. Robot hàn đã đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong sản xuất hàn vỏ tàu hiệu quả và chất lượng cao, và đang dần chuyển sang tự động hóa . Hàn Quốc đã áp dụng rô bốt hàn tàu di động dựa trên PDA, có thể đi vào cấu trúc kín của tàu hai thân cần hàn và làm việc trong môi trường hàn khắc nghiệt của khí độc và nhiệt độ cao, thay vì thủ công. hàn tự động. 

PTJ là một doanh nghiệp công nghệ cao toàn diện dựa trên nền tảng kỹ thuật của Học viện Khoa học Trung Quốc và tập trung vào tối ưu hóa thiết kế, sản xuất các bộ phận robot thông minh và bán hàng trong và ngoài nước. Đội ngũ công ty được thành lập vào năm 2010 và từ lâu đã cam kết gia công các bộ phận kim loại và nhựa có độ chính xác cao, độ khó cao và dễ biến dạng, đồng thời sản xuất quy mô vừa và nhỏ và sản xuất vật liệu composite và hợp kim nhẹ (như như hợp kim magiê-liti, hợp kim magiê-nhôm, sợi carbon, v.v.) các bộ phận. Và các dịch vụ mua sắm và tùy chỉnh các bộ phận robot.

Ứng dụng của robot trong các ngành phi sản xuất cũng ngày càng đa dạng hơn. Amazon đã trang bị hơn 15,000 rô bốt có bánh xe Kiva tại trung tâm phân phối của mình để thực hiện tự động hóa kho hàng, như trong Hình 3. Những rô bốt này di chuyển nhanh và yên tĩnh. Sau khi nhận được các hướng dẫn kỹ thuật số được truyền qua không dây bởi máy tính trung tâm, họ sẽ quét các nhãn mã vạch trên mặt đất để đi qua, trượt xuống dưới giá, sau đó gửi cho người lấy. Robot dưới nước R2D4 do Nhật Bản phát triển có độ sâu lặn tối đa 4000m, có thể tự động thu thập dữ liệu và có thể được sử dụng cho núi lửa dưới biển, tàu đắm và các mỏ khoáng sản. 

Dòng robot CR-01 và CR-02 được lập trình sẵn và điều khiển dưới nước do Viện Tự động hóa Thẩm Dương, Viện Khoa học Trung Quốc hợp tác với Nga, có độ sâu lặn tối đa 6000m, và đã hoàn thành khảo sát Thái Bình Dương. . Về robot vũ trụ, Robonaut, một robot do NASA của Mỹ phát triển, sẽ thay thế các phi hành gia trong các công việc ngoài đời, và tốc độ phản ứng của nó nhanh hơn con người, thích ứng với những trường hợp khẩn cấp không lường trước được.

Hiện nay, Trung Quốc đã bước vào một xã hội già hóa, và các vấn đề về chăm sóc y tế, phục hồi chức năng và trợ giúp người tàn tật do cơ cấu dân số già gây ra cũng gây ra áp lực lớn về kinh tế và nguồn lực cho toàn xã hội. Robot phẫu thuật do robot da Vinci đại diện là cấp độ cao nhất của robot y tế hiện tại, đồng thời cũng cho thấy triển vọng ứng dụng rộng rãi của robot y tế. 

Robot Exoskeleton cũng đã cho thấy ưu điểm của mình trong việc hỗ trợ người già và người tàn tật đi lại. Tiềm năng ứng dụng. Về robot y tế, nhiều bệnh viện như Bệnh viện Tây Nam ở nước tôi sử dụng robot nội soi bằng viên nang thay cho ống soi dạ dày truyền thống để khám tiêu hóa. Robot chỉ có kích thước bằng một viên con nhộng. Sau khi bệnh nhân được uống thuốc, bác sĩ có thể quan sát bên trong ống tiêu hóa 360 ° qua màn hình hiển thị và có thể hoàn thành quá trình khám trong khoảng 15 phút, điều này không chỉ giúp bệnh nhân thoải mái hơn mà viên nang dùng một lần còn ngăn ngừa lây nhiễm chéo và đảm bảo vệ sinh, an toàn hơn. . 

Về robot dành cho người cao tuổi, Robot Suit HAL, một robot có xương ngoài từ Cyberdyne của Nhật Bản, có thể hỗ trợ bệnh nhân đi lại khó khăn để phục hồi chức năng và cũng thích hợp để hỗ trợ người già đi bộ. Robot có thể giúp người đeo hoàn thành các thao tác đứng, đi, cầm nắm và nâng vật nặng, … và thời gian làm việc liên tục có thể đạt 280 phút.

2. Vật liệu robot và xu hướng nhẹ của chúng

Hiện tại, các loại vật liệu kim loại khác nhau là sự lựa chọn hàng đầu của vật liệu cho các bộ phận cấu trúc robot khác nhau, chẳng hạn như gang, thép hợp kim, thép không gỉ, hợp kim nhôm và hợp kim titan. Cân nhắc đầu tiên trong việc thiết kế và sử dụng các robot chuyên nghiệp được đại diện bởi các robot công nghiệp truyền thống là chúng cần phải có đủ sức mạnh. Do đó, hầu hết các bộ phận kết cấu của chúng được làm bằng các loại gang, thép hợp kim và các vật liệu khác, một số bộ phận được làm bằng hợp kim nhôm và vật liệu composite. Đợi đã.

Có tính đến các yêu cầu cao của robot phát hiện và cứu hộ để giảm trọng lượng của chính nó, chuyển động nhanh và ổn định, v.v., sau khi thay thế thép 45 # bằng ma trận nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi tự nhiên sợi lanh hoặc vật liệu composite nhựa nhiệt rắn để làm chính thân của rô bốt phát hiện, khối lượng của thân chính giảm xuống còn 45 kg, nhỏ hơn 190.5 kg so với khối lượng thân xe ban đầu và tỷ lệ giảm trọng lượng cao tới 80.9%. Robot dịch vụ tại nhà có yêu cầu thấp hơn một chút về độ bền vật liệu, nhưng có nhiều yêu cầu hơn về trọng lượng hoặc tính di động của robot. Do đó, cấu trúc cơ bản của robot dịch vụ hầu hết đều sử dụng vật liệu hợp kim nhôm. Ví dụ, cấu trúc cánh tay của robot phục vụ người già được làm bằng hợp kim nhôm 7075. 

Thiết kế nhẹ của cánh tay được hiện thực hóa bằng cách tối ưu hóa cấu trúc và các yêu cầu về hiệu suất của nó được đảm bảo. Là một đại diện của rô bốt khuyết tật, rô bốt bộ xương ngoài có yêu cầu cao hơn về giảm trọng lượng và tính di động. Ví dụ, bộ xương ngoài của robot EKSO (Hình 5) sử dụng hợp kim nhôm và titan làm cấu trúc cơ học, và tổng trọng lượng của nó chỉ khoảng 23kg. Robot chi dưới giảm trọng lượng tự động PRMI của trường Đại học Khoa học Kỹ thuật Điện tử nước tôi cũng được làm bằng hợp kim nhôm.

Tóm lại, để đáp ứng nhu cầu vận hành robot nhẹ hơn, hiệu quả cao và thuận tiện hơn thì robot nhẹ đang là xu hướng phát triển trong tương lai. Ngoài thiết kế cấu trúc nhẹ, vật liệu nhẹ quan trọng hơn. So với cấu trúc nhẹ, vật liệu nhẹ làm cho robot có tiềm năng giảm trọng lượng lớn hơn và phạm vi ứng dụng rộng rãi hơn.

3. Ưu điểm ứng dụng của vật liệu magiê nhẹ trên robot

Vật liệu kim loại mà robot có thể chọn chủ yếu bao gồm thép, hợp kim nhôm, hợp kim magiê, hợp kim titan, … Vì mật độ vật liệu thép cao tới 7.8g / cm3, mặc dù một số ít bộ phận chuyển động của robot sử dụng titan. vật liệu hợp kim (4.5g / cm3) hoặc vật liệu hợp kim nhôm (2.7g / cm3) thay vì vật liệu thép, tỷ trọng của hợp kim titan vẫn tương đối cao. Cao và đắt tiền, tỷ trọng của hợp kim nhôm cũng cao hơn so với hợp kim magiê.

Là vật liệu cấu trúc kim loại nhẹ nhất, magiê hoặc hợp kim magiê có tỷ trọng bằng 2/3 nhôm, nhỏ hơn 1/4 so với thép. Đối với vật liệu tổng hợp polycarbonate có chứa 30% sợi thủy tinh, mật độ của magiê không vượt quá 10% của nó. Ngoài ra, trữ lượng tài nguyên sắt và nhôm của nước tôi chỉ chiếm 18.7% và 2.3% tỷ trọng của thế giới, nhưng tài nguyên quặng magiê của nước tôi là giàu nhất thế giới, và việc ứng dụng nguyên liệu magiê có những lợi thế tài nguyên độc đáo. Do đó, vật liệu magiê và hợp kim magiê có lợi thế đáng kể trong việc giảm trọng lượng, cải thiện khả năng cơ động và độ bền của robot do trọng lượng nhẹ và độ bền riêng cao. Chúng là một trong những vật liệu lý tưởng nhất để sản xuất robot.

Vật liệu nhẹ của robot có thể cải thiện đáng kể khả năng cơ động và tăng hiệu quả công việc, nêu bật ưu điểm của robot trong việc giảm quán tính chuyển động, cải thiện tốc độ vận hành và độ chính xác của chuyển động. ASIMO thế hệ thứ ba (Hình 6) của Công ty Honda Nhật Bản được làm bằng hợp kim nhẹ và vỏ của nó được làm bằng hợp kim magiê. Điều này làm giảm đáng kể trọng lượng bản thân của robot và tốc độ đi bộ của nó được tăng từ 1.6km / h lên 2.5. km / h, tốc độ chạy tối đa đạt 3km / h.

Mặc dù vật liệu hợp kim magiê đã được ứng dụng ban đầu trong robot, nhưng một trong những điểm nghẽn quan trọng hạn chế việc ứng dụng vật liệu hợp kim magiê trong lĩnh vực sản xuất các bộ phận của robot vẫn là độ bền và độ dẻo dai của các loại hợp kim magiê hiện có thấp hơn thép và nhôm. hợp kim. Vẫn còn khoảng cách về yêu cầu hiệu suất của vật liệu robot và không thể thay thế hoàn toàn thép, hợp kim nhôm và các vật liệu khác. Do đó, việc phát triển các hợp kim magiê hiệu suất cao và công nghệ tạo hình và xử lý chúng để sản xuất các bộ phận của robot có ý nghĩa to lớn trong việc giảm chất lượng của các bộ phận chuyển động của robot, cải thiện độ chính xác của chuyển động và tiết kiệm năng lượng.

Vào tháng 2015 năm XNUMX, Đại học Công nghệ Bắc Kinh đã khởi động “Chương trình Tiến bộ Nghiên cứu Khoa học Lớn-Robot Thông minh” nhằm đáp ứng tình hình nghiên cứu hiện tại và triển vọng phát triển trong lĩnh vực người máy. Ngoài các công nghệ chính phổ biến, các thành phần quan trọng, R & D máy hoàn chỉnh và các ứng dụng tích hợp của robot thông minh, chương trình còn tập trung vào nghiên cứu. Một tính năng đáng chú ý là nó làm nổi bật “vật liệu nhẹ cho robot” được thể hiện bằng vật liệu hợp kim magiê. nghiên cứu công nghệ trọng điểm ”. 

“Kế hoạch cải tiến nghiên cứu lớn” dựa trên lợi thế của nhóm R&D và nền tảng R&D của Trường Khoa học và Công nghệ Vật liệu thuộc Đại học Công nghệ Bắc Kinh trong lĩnh vực vật liệu hợp kim magiê nhẹ trong hơn mười năm và sử dụng magiê hiệu suất cao như vậy như Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, v.v. Dựa trên kết quả nghiên cứu về thiết kế vật liệu hợp kim, điều khiển cấu trúc mịn, cơ chế tạo hình nhựa, v.v., hướng đến nhu cầu của robot y tế có giá trị gia tăng cao và rô bốt nội địa về trọng lượng nhẹ vật liệu và phát triển vật liệu hợp kim magiê mới có độ bền cao và độ dẻo dai cao làm mục tiêu phát triển các bộ phận hợp kim magiê hiệu suất cao được sử dụng trong rô bốt dịch vụ gia đình như y tế / vệ sinh, v.v., tập trung vào trọng lượng nhẹ của các cánh tay robot như vậy và các bộ phận chuyển động khác, và dần dần nhận ra việc giảm trọng lượng tổng thể của các robot dịch vụ tại nhà.

Trong bối cảnh ngành sản xuất của đất nước tôi đang phải đối mặt với việc nâng cấp công nghiệp và chuyển đổi xã hội già hóa, trong mười hoặc thậm chí vài thập kỷ tới, nhu cầu về rô bốt công nghiệp truyền thống và rô bốt phục vụ mới trong nước sẽ tiếp tục tăng và tiềm năng ứng dụng thị trường rô bốt là rất đáng kể. Việc ứng dụng vật liệu hợp kim nhẹ mà đại diện là hợp kim magie trong robot có ưu điểm là cải thiện đáng kể khả năng cơ động của robot, giảm tiêu thụ năng lượng và tăng thời gian chờ. Đó là một trong những hướng nghiên cứu và phát triển robot quan trọng.

Liên kết đến bài viết này : Ứng dụng của vật liệu hợp kim magie trong rô bốt nhẹ

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Ứng dụng của vật liệu hợp kim magie trong rô bốt nhẹPTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Độ chính xác nhanh 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC các dịch vụ bao gồm phay, tiện theo thông số kỹ thuật của khách hàng, Có khả năng làm các bộ phận được gia công bằng kim loại và nhựa với dung sai +/- 0.005 mm. Các dịch vụ thứ hai bao gồm CNC và mài, khoan thông thường,đúc chết,tấm kim loại và dập. Cung cấp nguyên mẫu, chạy sản xuất đầy đủ, hỗ trợ kỹ thuật và kiểm tra đầy đủ. ô tôhàng không vũ trụ, khuôn và vật cố định, ánh sáng dẫn,y khoa, xe đạp và người tiêu dùng thiết bị điện tử các ngành nghề. Giao hàng đúng hẹn. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email được bảo vệ] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *