Вступ до застосування PEEK у конструкційних компонентах роботів (корпусах, каркасах)
Під час дослідження та виробництва роботів структурні компоненти служать основною опорою, відіграючи вирішальну роль у продуктивності, стабільності та розширенні сценаріїв застосування роботів. Матеріал PEEK, завдяки своїм видатним характеристикам, демонструє неперевершені переваги в галузі корпусів та каркасів роботів, поступово стаючи ключовою рушійною силою інновацій у галузі.
I. Аналіз характеристик матеріалу PEEK
Висока міцність та висока жорсткість: PEEK має чудові механічні властивості, а його міцність на розтяг та модуль вигину порівнянні з деякими металевими матеріалами, що забезпечує надійну структурну підтримку корпусів та каркасів роботів, гарантуючи стабільну форму робота в складних робочих умовах, протидіючи зовнішнім впливам та напруженням, а також гарантуючи безпечну роботу внутрішніх прецизійних компонентів.
Перевага легкої ваги: щільність PEEK становить приблизно 1,3–1,4 г/см³, що лише приблизно вдвічі менше, ніж у алюмінію (приблизно 2,7 г/см³). Ця легка особливість є важливою для роботів, дозволяючи використовувати PEEK для виготовлення корпусів та каркасів з такими ж вимогами до міцності, значно зменшуючи власну вагу робота. Взявши за приклад людиноподібних роботів, зменшена вага допомагає покращити їхню гнучкість рухів, швидкість реакції та споживання енергії, подовжуючи термін служби акумулятора та дозволяючи їм краще працювати в ситуаціях, що вимагають високої витривалості та мобільності, таких як сервісні та рятувальні операції.
Стійкість до хімічної корозії: У різних галузях промисловості, таких як промисловість, медицина та харчова промисловість, роботи часто стикаються з різними хімічними речовинами. Матеріал PEEK має високу стійкість до розчинів кислот і лугів, органічних розчинників тощо, ефективно запобігаючи пошкодженню корпусів та каркасів внаслідок хімічної корозії, значно подовжуючи термін служби робота та забезпечуючи стабільну роботу в агресивних хімічних середовищах. Наприклад, у цехах хімічного виробництва роботи з конструкційними компонентами PEEK можуть тривалий час витримувати корозійний вплив газів та рідин.
Добра термічна стабільність: PEEK може підтримувати стабільну роботу в умовах високих температур, з температурою склування приблизно 143 ℃ та температурою тривалого використання близько 240 ℃, і навіть може витримувати вищі температури протягом короткого періоду. Ця характеристика дозволяє роботам адаптуватися до високотемпературних умов експлуатації, таких як автомобільні зварювальні майстерні та обробка матеріалів за високих температур, уникаючи структурної деформації через зміни температури та впливаючи на точність і надійність робота.
II. Приклади застосування та переваги PEEK у корпусах роботів
Підвищений захист та довговічність: Робоче середовище промислових роботів часто є суворим, із зіткненнями, тертям, пилом, маслом та іншими забруднювачами. Використання матеріалу PEEK для виготовлення корпусів, завдяки його високій міцності та зносостійкості, може ефективно протистояти зовнішнім зіткненням та подряпинам, зменшити знос корпусу та запобігти прилипанню та ерозії пилу, масла та інших речовин, захищаючи внутрішні електронні компоненти та механічні конструкції, зменшуючи ймовірність несправностей та підвищуючи загальну довговічність робота.
Підвищена гнучкість проектування: матеріал PEEK легко обробляється та формується, за допомогою лиття під тиском, компресійного лиття тощо, з нього можна виготовляти складні за формою та різноманітні корпуси. Це забезпечує широкий простір для проектування роботів, не лише задовольняючи персоналізовані потреби різних галузей промисловості щодо зовнішнього вигляду роботів, але й оптимізуючи аеродинамічні характеристики корпусів, забезпечуючи при цьому конструктивну міцність, зменшуючи опір вітру та підвищуючи ефективність робота під час руху. Наприклад, деякі сервісні роботи використовують обтічні корпуси PEEK, які є естетично привабливими та можуть зменшити робочий шум.
Зниження витрат: Хоча початкова вартість матеріалу PEEK є відносно високою, з точки зору довгострокового використання та обслуговування, його видатні характеристики можуть значно зменшити кількість ремонтів та замін роботів, а також знизити загальну вартість використання. Водночас матеріал PEEK має високий коефіцієнт використання матеріалу під час обробки, і його можна інтегрувати за допомогою оптимізованої конструкції для зменшення кількості компонентів та процесів складання, що ще більше заощаджує виробничі витрати.
III. Результати застосування та цінність у фреймворках роботів
Оптимізація опорних характеристик: Як основний компонент для підшипників, каркас робота повинен мати достатню міцність та жорсткість для підтримки різних компонентів та передачі потужності. Висока міцність та жорсткість матеріалу PEEK забезпечують, щоб каркас міг стабільно витримувати вагу робота та ефективно протистояти скрученню та деформації під час руху, гарантуючи точність та стабільність рухів суглобів робота. Взявши за приклад багатосуглобових промислових роботів, каркас PEEK може дозволити роботу підтримувати хороший контроль положення під час високошвидкісної та високоточної роботи.
Реалізація легкого та ефективного руху: Легкий каркас з PEEK може значно зменшити інерцію робота, роблячи його більш гнучким під час запуску, зупинки та повороту, а також забезпечуючи швидшу швидкість реакції. Це особливо важливо для роботів, яким потрібно часто виконувати швидкі дії, таких як роботи для сортування та роботи для логістичної обробки, що може значно підвищити ефективність роботи, одночасно зменшуючи споживання енергії та знижуючи експлуатаційні витрати.
Адаптація до складних структур суглобів: З розвитком робототехніки структури суглобів стають дедалі складнішими, а до матеріалів пред'являються вищі вимоги до адаптивності. Гарні технологічні характеристики матеріалу PEEK дозволяють виготовляти компоненти каркаса, які ідеально підходять до складних структур суглобів, забезпечуючи плавність та гнучкість рухів суглобів. Наприклад, у каркасі кінцівок гуманоїдних роботів матеріал PEEK можна налаштовувати та обробляти відповідно до характеристик руху суглобів, досягаючи більш природної та гнучкої імітації рухів.
