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工业机器人是协助或者取代人类工作的自动化设备,机械臂作为其重要组成部分,可以将工件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动,从而完成某一工业生产的作业要求。碳纤维复合材料作为高性能材料是否能够满足机械臂的设计需求。
作为工业机器人的重要部件,要求其自重要轻、承载能力大。碳纤维复合材料具有比较优秀的力学性能,其重量轻、密度小,能够有效地降低工业机器人的自重,碳纤维复合材料比强度和比刚度都比较高,这两个力学参数基本上可以决定碳纤维的承载能力,所以碳纤维应用于机械臂的制造是能够满足其力学性能需求。
其次机械臂在工作过程中,要求其操作精度要高。惯性越大导致机械臂震颤越大,从而会因为其误差导致制件报废掉。碳纤维复合材料自重轻、惯性小,在启动或者暂停时不会产生误差,再者,碳纤维复合材料抗压能力优秀,碳纤维机械臂不会产生形变或者弯曲,其膨胀系数低,不会因为温度的变化出现热胀冷缩影响尺寸精度。
机械臂的运动速度是根据生产节拍确定的,碳纤维复合材料密度小、惯性也相对较小,应用于机械臂的制造有利于提高机械臂的工作效率,保证生产过程的平稳运行。碳纤维机械臂能够在较高温度的工作环境中保证良好的工作节奏和效率,并且由于其为非金属材料,不会受外界侵蚀发生氧化反应,有着较长的使用寿命。