Le bras robotique est l'un des principaux composants du robot pour effectuer des tâches opérationnelles. Sa fonction principale est d'accepter avec précision les instructions au cours du processus d'interaction avec l'environnement et de localiser avec précision un point dans l'espace tridimensionnel (ou bidimensionnel) pour une opération de normalisation. En tant que l'un des dispositifs mécaniques automatisés les plus largement utilisés dans le domaine de la robotique, les bras robotiques jouent un rôle important dans la fabrication industrielle, médicale, civile, militaire, le transport et la logistique, et l'exploration spatiale. De plus en plus de nouveaux manipulateurs commencent à utiliser des matériaux composites en fibre de carbone. Quels sont les avantages de ce nouveau matériau, bien plus cher que les matériaux métalliques ? Quelle est la raison pour laquelle le concepteur du bras robotique choisit un matériau composite en fibre de carbone ?
1 : poids léger=faible consommation d'énergie et efficacité de production élevée
L'importance personnelle du bras robotique doit être aussi légère que possible. Plus le bras robotique est léger, plus son inertie de mouvement est faible. La conception légère peut optimiser le rapport puissance/poids du bras robotique. Le choix de matériaux légers est également un moyen important d'obtenir des bras robotiques légers. La densité du matériau composite en fibre de carbone n'est que d'un tiers de celle de l'acier, et il est environ 30 % plus léger que l'alliage d'aluminium. Le poids léger signifie que le manipulateur doit consommer moins d'énergie pendant le fonctionnement, et l'opération est plus légère et plus rapide. Même si le ratio de consommation d'énergie n'est que légèrement inférieur ou si l'efficacité de la production est légèrement améliorée, l'effet de cela dans le travail à long terme et par lots est énorme.
2: haute résistance=plus de capacité de charge, fonctions diversifiées
Tout en atteignant un poids léger, le bras robotique doit également s'assurer qu'il a une capacité de charge suffisante. Le poids de base du bras du robot comprend le poids du bras lui-même plus le poids maximum de la pièce saisie par ses griffes. La résistance spécifique et le module spécifique des matériaux composites en fibre de carbone sont supérieurs à ceux de l'acier, et sa résistance à la traction est généralement supérieure à 3500Mpa. 7 à 9 fois celle de l'acier. Un bras robotique télescopique en fibre de carbone configuré par une entreprise de fibre de carbone pour les robots d'exploration de tunnels a une épaisseur de seulement 5 mm et un diamètre de 18 cm, mais il peut transporter jusqu'à 100 kilogrammes d'équipement. Cette haute performance portante donne aux robots une possibilité d'évolution dans le sens de fonctions diversifiées.
3 : petit fluage=haute précision et forte adaptabilité
Les matériaux composites en fibre de carbone ont un coefficient de dilatation thermique minimal et un faible fluage, ce qui peut s'adapter aux environnements de travail avec de grandes différences de température. Un tube manipulateur télescopique rectangulaire spécialement équipé pour les robots d'inspection électriques réduit non seulement son propre poids, réduit la consommation d'énergie et prolonge le cycle de travail de manière exponentielle, mais offre également des performances de travail stables dans des environnements climatiques difficiles tels que des températures froides et élevées. Il peut compléter des instructions avec précision et rapidité, et jouer un rôle énorme dans le remplacement du travail d'inspection manuel. C'est également une raison importante pour laquelle les matériaux composites en fibre de carbone sont sélectionnés pour la conception de robots dans de nombreux environnements de travail spécifiques.
Raison 4 : Résistance à la fatigue=longue durée de vie et faible coût d'utilisation
Les matériaux composites en fibre de carbone ont une bonne résistance à la fatigue. Les pièces fabriquées à partir de ce matériau composite avancé ont une longue durée de vie et une faible fréquence de maintenance ou de mise à jour. Pour tirer pleinement parti de la résistance à la fatigue des matériaux composites en fibre de carbone, nous devons commencer par la conception et la production les plus élémentaires, car la résistance à la fatigue réelle des manipulateurs composites en fibre de carbone est souvent limitée par la conception angulaire de la direction de la couche de matériau composite et la sens de charge. Par conséquent, lors de l'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone pour fabriquer un bras robotique, il est nécessaire de concevoir un plan de production spécial pour la charge et les conditions de travail réelles du bras robotique.
