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【兆恒機械】碳纖維復合材料與機械手臂選材標準

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添加日期：2022年08月11日

2018年，中國工業(yè)機器人的產量已達到了14.8萬臺（套），在全球產量中占比超過38%。與此同時，服務類機器人產品也日益豐富，逐步深入到家居生活和日常工作的多個方面。

機器人變得更加智能化、精細化，正從搬運、裝配等傳統(tǒng)應用領域向先進制造、醫(yī)療健康、生活服務等領域快速延伸。

機器人的用途不同，組成部分也不同，不同的構件需要采用不同的材料。無錫智上新材料長期為工業(yè)/民用機器人提供碳纖維機械臂的定制服務，其發(fā)現所有的機械臂在選材時都會考慮到以下三個方面：

1. 機械臂材料必須是輕型的。

機器人的機械臂需要不斷重復性地完成設計好的各種動作。作為運動部件，還要有良好的受控性，所以，它必須是輕型材料。機器人機械手臂如果太重，慣量就會隨之增大，并直接影響到負載，降低機械臂的自重能有效降低慣量，提升操作速度，

2. 機械臂材料必須是高強度的。

從力學角度說，機械手臂材料首先應是結構材料。無論是哪一種機器人手臂，都應該優(yōu)先選擇強度大的材料。如果機械臂的強度不夠，手臂在承受載荷時就容易產生變形和斷裂。因此，傳統(tǒng)的機械手臂材料往往會選擇一些高強度材料，如鋼、鑄鐵、合金鋼等。

3.機械臂材料必須對振動有一定抑制性。

除了重量、強度之外，振動也是機械臂選材需要特別重視的條件之一。機械手臂在運動過程中往往會產生振動，這種振動不僅會導致機械臂的彎曲變形，還將大大降低它的運動精度。這對柔性機械臂來說最為明顯，由于其質量輕，機械振動過大必然會影響其機械性能。

除此之外，設計、工藝、摸具、裝配、液壓等也都是機械臂選材時需要考慮到的因素，有些機械臂需要防腐蝕，有些機械臂需要耐高壓或耐高溫，不同工作場景下的機器人機械臂會對材料有不同的要求。

無錫智上新材認為，機械臂在選擇材料時需要對質量、剛度、阻尼進行綜合考慮，以便有效地提高機械手臂的動態(tài)性能。

碳纖維復合材料具有輕量化、高比模量等特點，其在改善質量、剛度和阻尼特性等方面具有較大優(yōu)勢，而且，其力學性能可以通過設計進行控制和改變，給設計人員提供了發(fā)揮空間，尤其是它在振動抑制及精度控制方面具有傳統(tǒng)合金材料不可比擬的優(yōu)勢。因此，碳纖維復合材料越來越多地被作為輕量化高性能材料直接應用于機械結構，并為業(yè)內認為是制作機械臂的理想材料之一。

隨著智能化機器人應用范圍的不斷擴大，尤其是為了滿足一些特殊工作環(huán)境中的應用需求，機械臂性能正朝著高效、低耗、輕質、靈便的方向發(fā)展。在此情況下，碳纖維復合材料的應用為提高機械臂的操作性、靈活性以及更強大的功能性做出了突出貢獻。

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