工业机器人利用碳纤维复合材料机械臂轻量化效果明显

早前，英国谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)推出了世界上较早的可重构的碳纤维复合材料机器人机床。该碳纤维复合材料机器人项目是AMRC“未来飞行器工厂”项目的一部分，也是由英国政府航空技术研究所支持，并联合了空客、并联运动机器人系统制造商共同开发的一个新型轻量化和模块化版本。

相关负责人表示：“这种用碳纤维复合材料制造的模块化结构可以由2个人轻松地拆卸和移动，使用复合材料还意味着工厂温度变化对机器人执行器精度的影响比全金属要少得多。”这也代表了工业机器人与新材料领域融合所达到的新高度，目前国内外的工业机器人制造中，碳纤维复合材料的应用趋势愈发明显。

据介绍，虽然机械手臂的轴数和形态各不相同，但都是接受指令，然后精准定位到某一点进行操作的。要求机械手臂在工作中要在承受自重和抓取工件最大重量的情况下将工件准确无误地放置在固定位置上，碳纤维机械手臂的应用也就应运而生。

机械手臂从启动到制动的运动速度对其工作的平稳性有直接影响，手臂的自重越轻，运动的惯性越小，运转起来就越轻快平稳，较终终的位置精度也就越高。碳纤维的密度只有1.75g/cm3，以某单位定制碳纤维机械臂产品为例，该款碳纤维机械臂总长930mm，宽150mm，壁厚5mm，除去两端金属轴之外，整只机械臂的总重量仅3kg，这种轻量化效果对工业机器人的操作精度具有明显的改善。

手臂的刚性直接影响到抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位的精度。材料自身的刚性不够就会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形或是水平面内侧向的扭转变形，手臂就会随之产生振动，甚至是造成工件卡死。碳纤维复合材料的抗拉强度约为1400MPa，是钢材的数倍，在弹性模量和承载能力方面都比传统的金属材料更具优势，对高强度的操作频率有适应能力。

在国内机器人应用中，碳纤维机械手臂不仅仅是在航空航天或者工业制造领域有应用，在常见的中小型机器人中出现频率也越来越高，这也说明国内机械臂技术正在不断成熟，应用方向正在不断扩大，相信随着与新材料技术的融合，碳纤维机械臂可以为人们发挥更多的作用。