為什么近來碳纖維機(jī)械臂成為應(yīng)用主流？在選用時(shí)該注意哪些問題？

1、機(jī)械臂選擇采用碳纖維復(fù)合材料的原因：

•  重量：傳統(tǒng)的機(jī)械臂大多采用金屬材質(zhì)，例如鋁合金、鋼，另外機(jī)械臂還會加載一些自動檢測裝置、管路、 冷卻裝置等，這就導(dǎo)致機(jī)械臂成為一種典型的懸臂梁結(jié)構(gòu), 因此其自重是機(jī)械臂運(yùn)動過程中的重要因素。我們可以選擇碳纖維來實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的輕量化，來實(shí)現(xiàn)在滿足靜、動態(tài)性能的同時(shí)，還能減小機(jī)械臂重量。
• 尺寸穩(wěn)定性：碳纖維的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，可以顯著降低碳纖維機(jī)械臂的變形率。熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定碳纖維熱膨脹系數(shù)為負(fù)，根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同是100cm長度的鋁合金機(jī)械臂零件與碳纖維機(jī)械臂零件,在室溫12°C中放置相同時(shí)間，最終鋁合金機(jī)械臂零件變化0.13mm,而碳纖維則無變化，因此能保證精密制作的設(shè)備要求。
•  韌性及抗腐蝕等化學(xué)優(yōu)勢：鋁合金的韌性比較低缺乏彈性，碳纖維由于具備紡織纖維的柔軟可加工性，所以韌性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金，并且碳纖維材質(zhì)也更不容易發(fā)生斷裂。碳纖維機(jī)械臂在長時(shí)間作業(yè)中不會產(chǎn)生銹蝕和表面磨損，所日需要的常維護(hù)也比較少。

2、選用碳纖維材料時(shí)如何降低綜合成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)利益最大化？

工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際使用的過程中，不同結(jié)構(gòu)、不同位置、不同工種對機(jī)械臂的要求并不相同。碳纖維材料雖然優(yōu)勢突出，因其成本高所以沒必要用于機(jī)器人的每個(gè)部位，經(jīng)濟(jì)的做法是在設(shè)計(jì)中與其他種類的材料綜合使用，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)最大化。如機(jī)器人關(guān)節(jié)處承受高運(yùn)轉(zhuǎn)工作負(fù)荷,且磨損大、應(yīng)力大，使用碳纖維復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)輕量化，可以減少因自重產(chǎn)生的磨損，并且可以因自重輕而定位更精準(zhǔn)更快，而在承重要求不高的位置剛可采用蜂窩或者是中空結(jié)構(gòu)，既經(jīng)濟(jì)同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)輕量化和強(qiáng)度需求。

3、采用碳纖維材料設(shè)計(jì)機(jī)械臂需注意的地方？

碳纖維復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度很出色，而縱向上卻較容易撕裂，所以設(shè)計(jì)時(shí)要通過相應(yīng)的應(yīng)力計(jì)算分析（如FEA分析）才能確保充分達(dá)到更好的可靠性和安全性。設(shè)計(jì)完成后，那最終能實(shí)現(xiàn)的程度就得看其制作工藝了，不同的成型工藝會有不同性能的碳纖維制品,所以工藝設(shè)計(jì)過程中的鋪層設(shè)計(jì)也很重要。

4、高性能碳行維機(jī)械臂應(yīng)用場景：

機(jī)器人這一智能化機(jī)器裝置，在特殊或惡劣環(huán)境方面，比如醫(yī)療手術(shù)、采摘水果、巷道掘進(jìn)、搬運(yùn)、偵查、排雷、空間機(jī)器人、潛海機(jī)器人可以很好的輔助人類實(shí)現(xiàn)一些高難度高危的工作。