Robottikäsi on yksi robotin tärkeimmistä komponenteista operatiivisten tehtävien suorittamiseen. Sen päätehtävänä on hyväksyä ohjeet tarkasti vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa ja paikantaa tarkasti kolmiulotteinen (tai kaksiulotteinen) tila standardointia varten. Robottiaseet ovat yksi yleisimmin käytetyistä automatisoiduista mekaanisista laitteista robotiikan alalla, ja ne ovat tärkeässä roolissa teollisessa valmistuksessa, lääketieteellisessä, siviili-, sotilas-, kuljetus- ja logistiikka-alalla sekä avaruuden tutkimisessa. Yhä useammat uudet manipulaattorit alkavat käyttää hiilikuitukomposiittimateriaaleja. Mitkä ovat tämän uuden materiaalin edut, joka on monta kertaa kalliimpi kuin metallimateriaalit? Mistä syystä robottikäsivarren suunnittelija valitsee hiilikuitukomposiittimateriaalin?
1: Kevyt paino = alhainen energiankulutus ja korkea tuotantotehokkuus
Robottikäden itsekkäiden merkitysten tulisi olla mahdollisimman kevyitä. Mitä kevyempi robottikäsi, sitä pienempi sen liikeinertia. Kevyt muotoilu voi optimoida robottivarren tehon ja painon suhteen. Kevyiden materiaalien valitseminen on myös tärkeä tapa saavuttaa kevyet robottikäsivarret. Hiilikuitukomposiittimateriaalin tiheys on vain kolmannes teräksestä, ja se on noin 30 prosenttia alumiiniseosta kevyempi. Kevyt paino tarkoittaa, että manipulaattorin on kulutettava vähemmän energiaa käytön aikana, ja toiminta on kevyempää ja nopeampaa. Vaikka energiankulutussuhde olisi vain hieman pienempi tai tuotannon tehokkuutta hieman parannettaisiin, sen vaikutus pitkäjänteisissä ja erätöissä on valtava.
2: Korkea lujuus = enemmän kantokykyä, monipuoliset toiminnot
Kevyen painon saavuttamisen aikana robottikäsivarren on myös varmistettava, että sen kantavuus on riittävä. Robottivarren peruspaino sisältää itse käsivarren painon sekä kynsistä tarttuneen työkappaleen maksimipainon. Hiilikuitukomposiittimateriaalien erityinen lujuus ja spesifinen modulus ovat korkeammat kuin teräksen, ja sen vetolujuus on yleensä yli 3500Mpa. 7-9 kertaa enemmän kuin terästä. Hiilikuitu-yrityksen tunnelinetsintärobotteihin määrittämän teleskooppisen hiilikuiturobottivarren paksuus on vain 5 mm ja halkaisija 18 cm, mutta se voi kuljettaa jopa 100 kiloa laitteita. Tämä korkea kantavuus antaa roboteille mahdollisuuden kehitykseen monipuolisten toimintojen suuntaan.
3: Pieni hyypiö = korkea tarkkuus ja vahva sopeutumiskyky
Hiilikuitukomposiittimateriaaleilla on minimaalinen lämpölaajenemiskerroin ja alhainen hyypiö, joka voi sopeutua työympäristöihin, joissa lämpötilaerot ovat suuria. Erityisesti sähkötarkastusrobotteihin erityisesti varustettu suorakaiteen muotoinen teleskooppinen manipulaattoriputki paitsi vähentää omaa painoaan, vähentää energiankulutusta ja pidentää työkiertoa eksponentiaalisesti, myös sillä on vakaa työsuorituskyky ankarissa ilmastoympäristöissä, kuten vaikeassa kylmässä ja korkeassa lämpötilassa. Se voi täydentää ohjeita tarkasti ja nopeasti, ja sillä on valtava rooli manuaalisen tarkastustyön korvaamisessa. Tämä on myös tärkeä syy siihen, miksi hiilikuitukomposiittimateriaalit valitaan robottisuunnitteluun monissa tietyissä työympäristöissä.
Syy 4: Väsymiskestävyys = pitkä käyttöikä ja alhaiset käyttökustannukset
Hiilikuitukomposiittimateriaaleilla on hyvä väsymiskestävyys. Tästä kehittyneestä komposiittimateriaalista tehdyt osat ovat pitkä käyttöikä ja huolto- tai päivitystiheys alhainen. Hiilikuitukomposiittimateriaalien väsymiskestävyyden täyden pelaamisen mahdollistamiseksi meidän pitäisi aloittaa perussuunnittelusta ja -tuotannosta, koska hiilikuitukomposiittimanipulaattorien todellista väsymiskestävyyttä rajoittavat usein komposiittimateriaalikerroksen suunnan kulmasuunnittelu ja kuormitussuunta. Siksi käytettäessä hiilikuitukomposiittimateriaaleja robottivarren valmistukseen on tarpeen suunnitella erityinen tuotantosuunnitelma robottivarren kuormitukselle ja todellisille työolosuhteille.
