Penerapan Bahan Paduan Magnesium Pada Robot Ringan

1. Status pengembangan dan aplikasi robot

Seiring perkembangan robot yang terus berkembang, penerapan robot telah berkembang dari bidang industri paling awal hingga medis dan kesehatan, layanan kehidupan, eksplorasi ruang angkasa dan laut, militer dan hiburan, dll. Robotika tidak hanya akan mendorong industri manufaktur menjadi industri baru. tahap, tetapi juga akan mengantar perkembangan pesat teknologi otomasi non-manufaktur.

Saat ini, Amerika Serikat, Jepang, Eropa, Korea Selatan, dan kekuatan industri lainnya menempatkan terobosan dalam teknologi robotika dan mendorong perkembangan industri robotika pada posisi strategis yang penting dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di semua negara. Dalam "Made in China 2025", China juga menganggap "peralatan mesin dan robot CNC kelas atas" sebagai salah satu dari 10 area pengembangan utama, dan mengusulkan "berfokus pada robot industri, spesialisasi, seperti mobil, mesin, elektronik, barang berbahaya manufaktur, pertahanan nasional, militer, kimia, dan industri ringan. 

Kebutuhan aplikasi robot, serta robot layanan seperti medis dan kesehatan, layanan rumah, pendidikan dan hiburan, aktif meneliti dan mengembangkan produk baru, dan mempromosikan standarisasi dan pengembangan modular robot. Garis Besar Program Pengembangan Sains dan Teknologi (2006-2020)" juga dengan jelas menganggap robot layanan sebagai prioritas teknologi tinggi strategis untuk pengembangan masa depan, dan mengusulkan "berfokus pada persyaratan aplikasi robot layanan, metode desain penelitian, proses manufaktur, dan kontrol cerdas. Teknologi dasar umum seperti integrasi dengan sistem aplikasi" [5]. 

Saat ini rata-rata kepadatan robot industri yang digunakan di industri manufaktur dunia adalah 55 unit per 10,000 karyawan, sedangkan kepadatan robot industri di China hanya 36 unit per 10,000 karyawan. Mengingat latar belakang di atas, "substitusi mesin" telah menjadi tren umum. Di Guangzhou, perwakilan industri manufaktur di Pearl River Delta, pemerintah telah mengusulkan bahwa pada tahun 2020, lebih dari 80% perusahaan manufaktur di kota harus menggunakan robot industri dan peralatan cerdas.

Selain banyak digunakan dalam proses seperti stamping, pengelasan, dan jalur perakitan otomatis di industri manufaktur, robot juga dapat digunakan untuk menggantikan tugas manual tradisional seperti penggilingan, pengelasan kompleks, dan pemolesan. Apple menggunakan dua robot elektronik KUKA untuk memoles tampilan Mac Pro dua kali untuk menghasilkan permukaan seperti cermin. 

Setelah pemolesan eksternal selesai, robot juga akan memoles bagian dalam cangkang Mac Pro, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Robot pengelasan telah memainkan peran yang sangat penting dalam produksi pengelasan lambung berkualitas tinggi dan efisien, dan secara bertahap berubah menjadi otomatisasi . Korea Selatan telah mengadopsi robot las kapal bergerak Rail Runner berbasis PDA, yang dapat memasuki struktur tertutup kapal lambung ganda yang perlu dilas, dan bekerja di lingkungan pengelasan yang keras dari gas beracun dan suhu tinggi, alih-alih manual pengelasan otomatis. 

PTJ adalah perusahaan teknologi tinggi komprehensif yang mengandalkan latar belakang teknis Akademi Ilmu Pengetahuan China dan berfokus pada pengoptimalan desain suku cadang robot cerdas, manufaktur, dan penjualan domestik dan asing. Tim perusahaan didirikan pada tahun 2010 dan telah lama berkomitmen untuk memproses bagian logam dan plastik dengan presisi tinggi, kesulitan tinggi, dan mudah dideformasi, serta produksi dan manufaktur kecil dan menengah dari paduan ringan dan material komposit (seperti seperti paduan magnesium-litium, paduan magnesium-aluminium, serat karbon, dll.) bagian. Dan layanan pengadaan dan kustomisasi suku cadang robot.

Penerapan robot di industri non-manufaktur juga semakin beragam. Amazon telah melengkapi lebih dari 15,000 robot beroda Kiva di pusat distribusinya untuk mewujudkan otomatisasi gudang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Robot ini bergerak cepat dan tenang. Setelah menerima instruksi digital yang ditransmisikan secara nirkabel oleh komputer pusat, mereka memindai label kode batang di tanah untuk dilalui, meluncur di bawah rak, dan kemudian mengirimkannya ke pemetik. Robot bawah air R2D4 yang dikembangkan oleh Jepang memiliki kedalaman menyelam maksimum 4000m, dapat mengumpulkan data secara mandiri, dan dapat digunakan untuk gunung berapi bawah laut, bangkai kapal, dan deposit mineral. 

Seri CR-01 dan CR-02 dari robot bawah air yang telah diprogram dan dikendalikan, bekerja sama dengan Rusia oleh Institut Otomasi Shenyang, Akademi Ilmu Pengetahuan China, memiliki kedalaman menyelam maksimum 6000m, dan telah menyelesaikan survei Samudra Pasifik . Dalam hal robot luar angkasa, Robonaut, robot yang dikembangkan oleh NASA di Amerika Serikat, akan menggantikan astronot dalam pekerjaan ekstravehicular, dan kecepatan responsnya lebih cepat daripada manusia, beradaptasi dengan keadaan darurat yang tidak terduga.

Saat ini, Cina telah memasuki masyarakat yang menua, dan masalah perawatan medis, rehabilitasi, dan bantuan untuk penyandang cacat yang disebabkan oleh struktur populasi yang menua juga telah membawa tekanan ekonomi dan sumber daya yang besar ke seluruh masyarakat. Robot bedah yang diwakili oleh robot da Vinci mewakili robot medis tingkat tertinggi saat ini, dan juga menunjukkan prospek aplikasi yang luas dari robot medis. 

Robot exoskeleton juga telah menunjukkan keunggulan mereka dalam membantu orang tua dan orang cacat untuk berjalan. Potensi aplikasi. Dalam hal robot medis, banyak rumah sakit seperti Rumah Sakit Southwest di negara saya menggunakan robot endoskopi kapsul alih-alih gastroskop tradisional untuk pemeriksaan gastrointestinal. Robot itu hanya seukuran kapsul. Setelah pasien diambil secara oral, dokter dapat mengamati bagian dalam saluran pencernaan 360 ° melalui layar tampilan, dan pemeriksaan dapat diselesaikan dalam waktu sekitar 15 menit, yang tidak hanya membuat pasien lebih nyaman, tetapi kapsul sekali pakai juga mencegah infeksi silang dan lebih higienis dan aman. . 

Dalam hal robot untuk orang tua, Robot Suit HAL, robot eksoskeleton dari Cyberdyne Jepang, dapat membantu pasien dengan kesulitan berjalan untuk mencapai rehabilitasi, dan juga cocok untuk membantu orang tua dalam berjalan. Robot dapat membantu pemakainya berdiri, berjalan, menggenggam dan mengangkat benda berat, dll. Aksi, dan waktu kerja terus menerus dapat mencapai 280 menit.

2. Bahan robot dan tren ringannya

Saat ini, berbagai kelas bahan logam menjadi pilihan pertama bahan untuk berbagai bagian struktural robot, seperti besi tuang, baja paduan, baja tahan karat, paduan aluminium, dan paduan titanium. Pertimbangan pertama dalam desain dan penggunaan robot profesional yang diwakili oleh robot industri tradisional adalah bahwa mereka harus memiliki kekuatan yang cukup. Oleh karena itu, sebagian besar bagian strukturalnya terbuat dari berbagai jenis besi tuang, baja paduan dan bahan lainnya, dan beberapa bagian terbuat dari paduan aluminium dan bahan komposit. Tunggu.

Mempertimbangkan persyaratan tinggi robot pendeteksi dan penyelamat untuk mengurangi beratnya sendiri, gerakan cepat dan stabil, dll., Setelah mengganti baja 45 # dengan serat rami serat alami yang diperkuat matriks resin termoplastik atau bahan komposit resin termoset untuk membuat yang utama tubuh robot pendeteksi, massa tubuh utama berkurang menjadi 45 kg, yaitu 190.5 kg lebih kecil dari massa tubuh mobil asli, dan tingkat pengurangan berat mencapai 80.9%. Robot layanan rumah memiliki persyaratan yang sedikit lebih rendah untuk kekuatan material, tetapi memiliki persyaratan lebih untuk berat robot atau portabilitas. Oleh karena itu, struktur dasar robot servis sebagian besar menggunakan bahan paduan aluminium. Misalnya, struktur lengan robot layanan untuk orang tua terbuat dari paduan aluminium 7075. 

Desain lengan yang ringan diwujudkan dengan mengoptimalkan struktur, dan persyaratan kinerjanya dijamin. Sebagai perwakilan dari robot cacat, robot exoskeleton memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk pengurangan berat dan portabilitas. Misalnya, robot eksoskeleton EKSO (Gambar 5) menggunakan aluminium dan paduan titanium sebagai struktur mekanisnya, dan berat totalnya hanya sekitar 23kg. Robot eksoskeleton penurun berat badan otonom PRMI dari Universitas Sains dan Teknologi Elektronik di negara saya juga terbuat dari paduan aluminium.

Singkatnya, untuk memenuhi kebutuhan pengoperasian robot yang lebih ringan, berefisiensi tinggi, dan nyaman, robot ringan adalah tren pengembangan masa depan. Selain desain struktur yang ringan, material yang ringan juga lebih penting. Dibandingkan dengan struktur yang ringan, material yang ringan membuat robot memiliki potensi pengurangan berat yang lebih besar dan jangkauan aplikasi yang lebih luas.

3. Keuntungan aplikasi bahan magnesium ringan pada robot

Bahan logam yang dapat dipilih robot terutama meliputi baja, paduan aluminium, paduan magnesium, paduan titanium, dll. Karena kepadatan bahan baja setinggi 7.8 g/cm3, meskipun sejumlah kecil bagian robot yang bergerak menggunakan titanium bahan paduan (4.5g/cm3) atau bahan paduan aluminium (2.7g/cm3) sebagai pengganti bahan baja, kepadatan paduan titanium masih relatif tinggi. Tinggi dan mahal, kerapatan paduan aluminium juga lebih tinggi daripada paduan magnesium.

Sebagai bahan struktural logam paling ringan, magnesium atau paduan magnesium memiliki kepadatan 2/3 dari aluminium, yang kurang dari 1/4 dari baja. Untuk komposit polikarbonat yang mengandung 30% serat kaca, kepadatan magnesium tidak melebihi 10%. Selain itu, cadangan sumber daya besi dan aluminium negara saya hanya menyumbang 18.7% dan 2.3% dari proporsi dunia, tetapi sumber daya bijih magnesium negara saya adalah yang terkaya di dunia, dan penerapan bahan magnesium memiliki keunggulan sumber daya yang unik. Oleh karena itu, bahan magnesium dan magnesium alloy memiliki keunggulan signifikan dalam mengurangi bobot, meningkatkan kemampuan manuver robot, dan daya tahan karena bobotnya yang ringan dan kekuatan spesifik yang tinggi. Mereka adalah salah satu bahan paling ideal untuk pembuatan robot.

Bahan robot yang ringan dapat sangat meningkatkan kemampuan manuvernya dan meningkatkan efisiensi kerjanya, menyoroti keunggulan robot dalam mengurangi inersia gerak, meningkatkan kecepatan operasi dan akurasi gerakan. ASIMO generasi ketiga (Gambar 6) dari Perusahaan Honda Jepang terbuat dari paduan ringan, dan cangkangnya terbuat dari paduan magnesium. Ini sangat mengurangi berat robot, dan kecepatan berjalannya meningkat dari 1.6 km/jam menjadi 2.5. km/jam, kecepatan lari maksimum mencapai 3 km/jam.

Meskipun bahan paduan magnesium pada awalnya telah diterapkan pada robot, salah satu hambatan penting yang membatasi penerapan bahan paduan magnesium di bidang suku cadang robot adalah bahwa kekuatan dan ketangguhan kadar paduan magnesium yang ada lebih rendah daripada baja dan aluminium. paduan. Masih ada kesenjangan dalam persyaratan kinerja bahan robot, dan tidak mungkin untuk sepenuhnya menggantikan baja, paduan aluminium, dan bahan lainnya. Oleh karena itu, pengembangan paduan magnesium berkinerja tinggi serta teknologi pembentukan dan pemrosesannya untuk pembuatan suku cadang robot sangat penting untuk mengurangi kualitas suku cadang robot yang bergerak, meningkatkan akurasi gerakan, dan mencapai penghematan energi.

Pada bulan Oktober 2015, Universitas Teknologi Beijing meluncurkan "Program Kemajuan Penelitian Ilmiah Besar-Robot Cerdas" sebagai tanggapan atas status penelitian saat ini dan prospek pengembangan di bidang robotika. Selain teknologi kunci umum utama, komponen utama, R&D alat berat yang lengkap, dan aplikasi terintegrasi dari robot cerdas, program ini berfokus pada penelitian. Fitur penting adalah bahwa ia menyoroti "bahan ringan untuk robot" yang diwakili oleh bahan paduan magnesium. penelitian teknologi kunci". 

"Rencana kemajuan penelitian besar" bergantung pada tim R&D dan keunggulan platform R&D dari Sekolah Ilmu dan Teknologi Material Universitas Teknologi Beijing di bidang bahan paduan magnesium ringan selama lebih dari sepuluh tahun, dan menggunakan magnesium berkinerja tinggi seperti seperti Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, dll. Berdasarkan hasil penelitian desain material paduan, kontrol struktur halus, mekanisme pembentukan plastik, dll., yang ditujukan untuk kebutuhan robot medis bernilai tambah tinggi dan robot domestik dalam hal ringan bahan, dan mengembangkan bahan paduan magnesium kekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi baru sebagai tujuan untuk mengembangkan bagian paduan Magnesium kinerja tinggi yang digunakan dalam robot layanan domestik seperti medis/rumah tangga, dll, fokus pada ringan lengan robot tersebut dan bagian bergerak lainnya, dan secara bertahap mewujudkan pengurangan berat keseluruhan robot layanan rumah.

Dalam konteks industri manufaktur negara saya menghadapi peningkatan industri dan transformasi masyarakat yang menua, dalam sepuluh atau bahkan dekade mendatang, permintaan robot industri tradisional dan robot layanan domestik baru akan terus meningkat, dan potensi aplikasi pasar robot sangat signifikan. Penerapan bahan paduan ringan yang diwakili oleh paduan magnesium pada robot memiliki keunggulan dalam meningkatkan kemampuan manuver robot secara signifikan, mengurangi konsumsi energi, dan meningkatkan waktu siaga. Ini adalah salah satu arah penting penelitian dan pengembangan robot.

Tautan ke artikel ini Penerapan Bahan Paduan Magnesium Pada Robot Ringan

Pernyataan Cetak Ulang: Jika tidak ada instruksi khusus, semua artikel di situs ini adalah asli. Harap tunjukkan sumber untuk mencetak ulang: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® menyediakan rangkaian lengkap Presisi Kustom mesin cnc cina layanan.ISO 9001:2015 & AS-9100 bersertifikat. 3, 4 dan 5-sumbu presisi cepat Mesin CNC layanan termasuk penggilingan, beralih ke spesifikasi pelanggan,Mampu suku cadang mesin logam & plastik dengan toleransi +/- 0.005 mm.Layanan sekunder meliputi CNC dan penggilingan konvensional, pengeboran,pengecoran mati,lembaran logam dan stamping.Menyediakan prototipe, produksi penuh, dukungan teknis, dan inspeksi penuh.Melayani otomotif, kedirgantaraan, cetakan & perlengkapan, pencahayaan led,medis,sepeda, dan konsumen elektronik industri. Pengiriman tepat waktu. Ceritakan sedikit tentang anggaran proyek Anda dan perkiraan waktu pengiriman. Kami akan menyusun strategi dengan Anda untuk memberikan layanan yang paling hemat biaya untuk membantu Anda mencapai target Anda, Selamat Datang untuk Menghubungi kami ( penjualan@pintejin.com ) langsung untuk proyek baru Anda.