工业设备设施的日常检查维护具有重要的保障意义,随着智能化技术的迅速发展,过去以人工目视检查作业为主的任务逐步被巡检机器人所取代。巡检类机器人的应用场景广泛,能大大提升巡检效率和检测准确度。机械臂是巡检机器人的主要工作部件,以轨道车辆库检机器人为例,机械臂位于移动平台车上,由移动平台车和机械臂配合将图像采集装置送达轨道交通车辆待检区域进行图像采集。对于巡检机器人而言,机械臂的制作材料对实际工作效果有重要影响。

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传统金属机械臂的弊端:

由于巡检空间狭小、检测项点分散且角度多样等原因,导致传统的金属机械臂不能很好地满足相关的检查作业需求。首先,采用传统金属制作的工业型机械臂往往外型宽大、关节笨重,难以在有限而狭窄的空间内实现灵活作业;其次,要保证机械臂具有高自由度和高承载能力,传统金属制作的机械臂在同等尺寸下,在整体刚度、运动速度等方面难以达到工业应用的现实需求;再者,巡检机器人需要长期使用,能耗比和充电频率等等方面的表现就需要被重视,传统金属机械臂因为自重的原因,直接影响其应用价值。

碳纤维复合材料机械臂的优势:

碳纤维复合材料重量轻、强度大,用这种材料制作机器人连杆、关节时,能够承受比传统金属更大的载荷。从另一方面讲,也就是说采用碳纤维复合材料制作机械臂时,可以在尺寸上设计得更小,使构型变得轻巧灵活。当机械臂长度尺寸合适,构型灵活,就能够较好伸入狭窄的工况空间中,并灵活旋转机械臂末端携带的相机等部件进行巡检工作。而且,机械臂的长度与载荷对机械臂本身的刚性依赖很大,如果机械臂材质的强度不够,当机械臂过长或者载荷过大就容易引起机械臂的部分形变,这些形变直接影响机械臂的定位和操作精度,碳纤维材料高强度的特性能够有效减少形变程度,提升机械臂的操作精度。

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碳纤维机械臂有大范围推广的价值:

国内的碳纤维零部件制造商智上新材料科技已为国家电网、铁道工程研究院等多个巡检机器人应用方提供碳纤维复合材料机械臂的定制服务。智上新材采用碳纤维复合材料作为原材料制作的碳纤维机械臂,在过去的几年内,形成了多系列产品服务于不同产业。这些碳纤维机械臂在定位精度测试、重复定位精度测试、寿命疲劳试验、高低温试验、防护等级试验等测试项目中均能够达到预设的性能标准。

被投入到多种类型的巡检工况中服役的碳纤维机械臂,整体构型轻盈、尺寸较小、运转灵活、强度优异,实际应用效果比传统金属机械臂更好,尤其是在工况狭窄空间内,能够更好地完成巡检作业要求。

经过多方应用验证,智上新材料的巡检用碳纤维复合材料机械臂已进入批量化生产阶段,年产量可达到3000-5000套。作为一种应用于空间狭窄且复杂的作业环境下的碳纤维机械臂制备的成功案例,此类成果可大范围推广到智能巡检的其他应用领域。

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