1. За какви сценарии на приложение са предназначени Компоненти на ръката на хуманоидния робот?
Хуманоидните механични ръце са незаменими в много области. В индустрията те се занимават с монтаж и работа с малки части. По отношение на логистиката те сортират и опаковат. По време на обслужване те насочват и поздравяват. Вкъщи те сгъват дрехи и мият чинии. По отношение на здравеопазването те помагат при обучение и раждане. Всеки сценарий има различни изисквания, но всички изискват висока прецизност и висока надеждност.
2. Кои са често срещаните материали за компонентите на ръцете на хуманоидни роботи?
Материалите са основата за сглобяването на хуманоидни роботизирани ръце. Изборът на материали е фундаментално инженерно решение, което изисква постигане на баланс между здравина, тегло, издръжливост, обработваемост и цена. Изборът на грешен материал може да доведе до преждевременна повреда, прекомерна консумация на енергия или неточно движение.
| Материал | Плътност (g / cm³) | Якост на опън (MPa) | Съотношение твърдост към тегло | с машина | Най-добър за |
| 7075-T6 Алуминий | 2.81 | 572 | отличен | отличен | Носещи скелетни стави, стави на китката |
| 6061-T6 Алуминий | 2.70 | 310 | добър | отличен | Неструктурни скоби, стойки за сензори |
| Магнезий AZ31B | 1.77 | 290 | Горен | Добро (риск от запалими стружки) | Ултралеки козметични калъфи, неносещи крайници |
| Титан Ti-6Al-4V | 4.43 | 950 | Умерена | Трудно (износване на инструмента) | Високонапрегнати съединителни щифтове, крепежни елементи |
| 316L неръждаема стомана | 8.00 | 580 | ниско | Умерена | Корпуси на задвижващи механизми, изискващи устойчивост на корозия |
2.Алуминиева сплав 1
Алуминият, особено сплави като 6061-T6 и 7075, е основният материал за рамки и структурни компоненти на хуманоидни роботи. Той има отлично съотношение якост-тегло, лесен е за обработка, устойчив е на корозия и е сравнително нисък на цена. Алуминиевата сплав 7075 е известна със своите приложения в аерокосмическата индустрия. Тя може да осигури изключителна здравина в критични носещи стави или динамични стави на китката и пръстите на ръката, където се изисква висока якост.
2.2 Титаниева сплав
За най-взискателните приложения, като например ставите на ръцете с високо напрежение или ставите на тазобедрените и коленните стави на компоненти, подложени на многократни удари, обикновено се избират титанови сплави, като Ti-6Al-4V. Титановите сплави имат по-добро съотношение якост-тегло от повечето стомани, отлична устойчивост на умора и биосъвместимост. Въпреки това, разходите за обработка на титановите сплави са по-високи, а трудността е по-голяма, изисквайки специални инструменти и по-ниски скорости на рязане.
2.3 от неръждаема стомана
Неръждаемата стомана, като например неръждаема стомана клас 304 или 17-4 PH, често се използва в компоненти, които изискват висока износоустойчивост, висока твърдост или висока устойчивост на корозия. Приложенията ѝ включват прецизни валове, крепежни елементи, зъбни колела и крайни ефектори (манипулатори), които могат да взаимодействат с различни среди. Поради високата си плътност, тя се използва с повишено внимание и обикновено се прилага само в ситуации, където се поставят изключително високи изисквания към специфичните ѝ характеристики.
2.4 Инженерни пластмаси и композити
Материали като PEEK, Delrin и UHMWPE имат неизмерима стойност в специфични приложения. PEEK се отличава с висока якост, термична стабилност и самосмазване, което го прави идеален материал за производство на втулки, лагери и изолационни компоненти. Полиоксиметиленът се използва за производство на зъбни колела и корпуси с ниско триене. CFRP (въглеродните влакна) се използва все по-често за производство на ултралеки и високотвърди панели и капаци, но те обикновено изискват специализирани форми и техники за предотвратяване на разслояване.
3. Какви са често срещаните процеси на обработка на компоненти за ръце на хуманоидни роботи?
Традиционната 3-осна CNC обработка е достигнала своя лимит при обработката на сложни геометрии на съвременните хуманоидни роботи. Днес напредналите технологии са се превърнали в стандарт в тази област.
3.1 5-осна CNC обработка
Това е може би най-важната технология. 5-осен обработващ център може да движи инструмента или детайла по пет различни оси едновременно. Това позволява пълна обработка на сложни органични форми с една настройка. Той може да обработва дълбоки канали и контурни повърхности на структурни съединители, ъглови елементи на корпуси на съединения и да изглажда непрекъснати 3D криви без препозициониране на детайла. Това избягва въвеждането на грешки. Значително съкращава цикъла на обработка и подобрява общата точност.
3.2 микрообработващи и швейцарски стругове
За малки, високопрецизни части, често срещани в ръцете, китките и сензорните системи, микрообработващите центрове и струговете тип Swiss са от съществено значение. Тези машини могат да обработват части с диаметри под 1 мм. Толерансите могат да достигнат ±0.005 мм или по-добри. Струговете тип Swiss са особено добри при обработката на тънки валове и резбовани части за микрозадвижвания. Те постигат много висока концентричност и повърхностна обработка.
3.3 EDM обработка
Електроерозионната обработка (EDM), особено нишковата и пробивната, се използва за обработка на елементи, до които традиционните режещи инструменти не могат да достигнат. Тя използва електрически искри за ерозия на материала. Може да създава остри вътрешни ъгли, да обработва много твърди материали и да формира сложни 2D контури без прилагане на сила на инструмента. Често се използва за изработка на персонализирани зъбни колела, шприцформи за пластмасови корпуси на роботи и прецизни структурни елементи.
4. Какво Повърхностни обработки Използват ли се компоненти за ръката на хуманоидния робот?
Материалите за ръчните компоненти са главно алуминиеви сплави, титаниеви сплави, неръждаема стомана и инженерни пластмаси. Различните материали изискват различна обработка на повърхността. Често срещани видове включват:
4.1 Елоксация:
Най-често срещаната обработка за алуминиеви части. Стандартното анодиране има тънък филм. То осигурява основно устойчивост на корозия и декорация. Може да се боядисва и. Твърдото анодиране може да достигне 25-150 микрона. Има висока твърдост и добра износоустойчивост. Често се използва за пръстови съединения, гнезда на съединения и други натоварени части. Обърнете внимание, че оксидният филм добавя размер. Свързващите се повърхности се нуждаят от припуск или маскираща защита.
4.2 Микродъгово окисление:
Подходящ за алуминиеви, титаниеви и магнезиеви сплави. Образува керамичен филм върху повърхността. Устойчив е на износване и корозия. Има матов вид, фин на допир и е устойчив на пръстови отпечатъци. Добър е за външния вид на детайлите. Недостатъците са по-малкият избор на цветове и по-високата цена.
4.3 Пясъкоструене, полиране, четкане:
Това са предварителна обработка или обработка за външен вид. Пясъкоструйната обработка може да унифицира грапавостта на повърхността и да подобри адхезията на покритието. Полирането и четкането подобряват главно качеството на външния вид.
4.4 Галванопластика и безтоково покритие:
Стоманените части често използват никелово или хромирано покритие, за да подобрят износоустойчивостта и предотвратяването на ръжда.
4.5 PVD вакуумно покритие и DLC покритие:
Тези материали имат висока твърдост на филма и нисък коефициент на триене. Подходящи са за водещи колела за сухожилия, шайби, шарнирни валове и други движещи се триещи повърхности.
4.6 Пасивация:
Обработка за предотвратяване на ръжда за части от неръждаема стомана. Тя е евтина и не променя размерите.
4.7 Пръскане и електрофореза:
Използва се за външния вид на корпуса. Наситени цветове и добра устойчивост на корозия.
Когато избирате повърхностна обработка, вземете предвид едновременно пет фактора: устойчивост на износване, устойчивост на корозия, изолация, външен вид и влияние върху размерите.
5. Какви са критичните размери на компонентите на ръката на хуманоиден робот?
Ръката е една от най-малките и най-прецизно изискващи части на хуманоидния робот. Критичните размери включват главно:
5.1 Размери на отворите за съединения и леглото на лагера:
Толерансът на диаметъра на отворите за шарнири и отворите за монтаж на лагери обикновено трябва да достигне клас H7 или по-висок. Отворите извън допустимите граници причиняват клатушкане или заклинване на ставата. Това пряко влияе върху точността на движение на пръстите.
5.2 Положение на отвора и разстояние между отворите:
Централното разстояние между точките на шарнирните съединения на пръстите определя пътя на движение на пръстите. Отклонението в позицията на отвора причинява смущения в връзките и неравномерна сила на сухожилието. Този тип толеранс на позицията обикновено се контролира на 0.02-0.05 мм.
5.3 Размери на канала за сухожилия:
При конструкции, задвижвани от сухожилия, вътрешният диаметър на отворите за сухожилия, ширината на жлебовете за тел и радиусът на дъгата са от решаващо значение. Твърде малък отвор износва сухожилието. Твърде голям отвор кара сухожилието да се клатушка. Изходът също се нуждае от гладък, заоблен ръб.
5.4 Размери на дебелината на стената:
За да се намали теглото, дебелината на стените на кокалчетата и дланта често е около 1 мм. Неравномерната дебелина на стените причинява деформации и проблеми със здравината.
6. Кои са ключовите моменти, които трябва да се наблюдават по време на обработката на компоненти на ръката на хуманоиден робот
Ръчните части са малки, тънкостенни и изискват висока прецизност. По време на машинната обработка се съсредоточете върху следните области:
6.1Контрол на деформацията на тънките стени:
Дебелината на стената на детайла често е по-малка от 1.5 мм. Твърде голямата сила на затягане причинява деформация. Използвайте меки челюсти, стъпково затягане или технологични пластини. Разделете грубата и чистовата обработка. Освободете напрежението преди чиста обработка, за да предотвратите пружиниране.
6.2 Управление на микроинструменти:
Обработката на отвори за сухожилия и вътрешни кухини за пръсти използва инструменти с диаметър под 1 мм. Малките инструменти имат ниска твърдост и се чупят лесно. Използвайте разумна скорост и подаване. Следете живота на инструмента и го сменяйте навреме.
6.3 Контрол на бръщолевенето:
Частите на ръцете са в директен контакт със сухожилия и сензори. Острите ръбове и грапавини могат да порежат сухожилията. Всички отвори и ръбове трябва да бъдат заоблени и почистени от грапавини. При необходимост може да се добави ръчно полиране.
6.4 Чистота на хотела:
Частите, които държат сензори и части на трансмисията, не трябва да имат стружки или масло във вътрешните си кухини. След машинна обработка те трябва да бъдат почистени и проверени.
7. Кои проекти са подходящи за CNC в компоненти за ръчни хуманоидни роботи
7.1Основа за длан и рамка за длан:
Това е основната структурна част на цялата ръка. Тя интегрира местата за поставяне на шарнири, позициите за монтаж на двигателя и каналите за окабеляване. Структурата е сложна. Изработена е предимно от алуминий чрез CNC обработка.
7.2 Части за съединяване на пръсти:
Проксималните, средните и дисталните фаланги са малки, тънкостенни и имат много отвори. Изискванията за толеранс са строги. Подходящи са за прецизно фрезоване с ЦПУ.
7.3 Шарнирни валове и шарнирни гнезда:
Шарнирните валове изискват висока концентричност и добра грапавост на повърхността. Често се използва CNC фрезоване и струговане. Материалите са предимно неръждаема стомана или титаниева сплав.
8. Предизвикателства и решения при обработката на компоненти на ръката на хуманоиден робот
Механичната обработка на части за хуманоидни роботи е изправена пред редица уникални предизвикателства. Тя изтласква традиционните производствени процеси до краен предел. Основното предизвикателство е балансирането на висока структурна цялост с ниско тегло, като същевременно се обработват изключително сложни вътрешни геометрии с висока плътност.
Предизвикателство 1: Сложна вътрешна геометрия и тънки стени
Частите на роботите рядко са плътни блокове. Например, сглобката на китката трябва да побира лагери, опори на двигателя, сензори за въртящ момент и електрически и пневматични проходи в ограничено пространство. Това води до вътрешни структури като дълбоки тесни канали, сложни решетки за намаляване на теглото и много тънки стени, разделящи функционални кухини. Машинната обработка на тези структури е много рискована. Силите на рязане причиняват вибрации на тънките стени. Това води до лошо качество на повърхността, размерни грешки или дори повреда на детайлите по време на машинна обработка.
Решение: Това изисква внимателно проектирани последователности на обработка и усъвършенствани инструменти. Машинистите използват „трохоидални“ или „адаптивни“ стратегии за фрезоване. Инструментът се движи по гладки кръгови траектории и реже материал с постоянна, малка радиална дълбочина. Това значително намалява силата на рязане и генерирането на топлина, като запазва тънкостенните структури. Специалните фрези с дълъг обхват и променлива спирала с демпфериращи покрития са от решаващо значение. Често частите се нуждаят от поетапна обработка, оставяйки опорен материал, който се отстранява само при финалните фини операции.
Предизвикателство 2: Достъпност на много оси и обработка с единична настройка
Много роботизирани части имат сложни извити повърхности. Критичните елементи на множество повърхности трябва да поддържат перфектно ъглово подравняване. Например, раменна скоба с повърхност за монтаж на задвижващия механизъм под прецизен, неперпендикулярен ъгъл е типичен случай. Ако тази част се обработва на стандартна 3-осна фреза, тя се нуждае от множество повторни затягания. Всяко затягане въвежда потенциални грешки при подравняване и увеличава цикъла на обработка.
Решение: Стандартното в индустрията решение е 5-осна едновременна CNC обработка . 5-осна машина може да завърта детайла около две допълнителни оси. Това позволява на режещия инструмент да достигне почти всяка повърхност на детайла. Това позволява цялата сложна геометрия да бъде обработена с една настройка. Предимствата са значителни: елиминиране на грешките в закрепването, подобряване на точността между елементите, използване на по-къси и по-твърди инструменти за по-добра повърхностна обработка и увеличаване на общата скорост на производство. Програмирането и проверката на тези 5-осни траектории на инструмента обаче изисква висок клас CAM софтуер и задълбочени познания.
9. Какви изисквания за капацитет се прилагат за доставчиците на CNC машини?
Когато избирате доставчик на CNC машини, фокусирайте се върху три основни области:
9.1 Възможност за обработка:
Трябва стабилно да контролира геометрични допуски като позиция, концентричност и плоскост до ниво 0.02 мм. Повърхностната обработка трябва да отговаря на изискванията за съчетаване и външен вид. Трябва да има опит в процеса на работа с тънкостенни и микро детайли. Точността на оборудването и управлението на инструментите трябва да бъдат на стандартно ниво.
9.2 Възможност за контрол на качеството:
Трябва да има цялостна система за качество, като например сертификат по ISO 9001. Трябва да има оборудване за инспекция, като CMM и машини за визуално измерване. Критичните размери трябва да бъдат напълно проверени. Партидите трябва да могат да се проследят. Дефектните части трябва да бъдат бързо анализирани и коригирани.
9.3 Възможност за инспекция и доставка:
Трябва да предостави пълни доклади и данни от инспекциите. Трябва да има разумен производствен план. Времето за изпълнение на пробите обикновено е около една седмица. Времето за изпълнение на масовото производство трябва да е стабилно. Трябва да дава навременна обратна връзка за аномалии и да осигурява бърза следпродажбена реакция.
10. Какво включва пълната оферта за CNC обработка на компоненти за ръка на хуманоиден робот?
10.1 Чертежи на части:
Включително 3D модели и 2D инженерни чертежи с размери, допуски и геометрични изисквания.
10.2 Списък с материали:
Вид материал (като алуминий 6061, титан TC4, неръждаема стомана 304), спецификации и количество на част.
10.3 Информация за процеса:
Етапи на обработка, методи на затягане, изисквания за обработка на повърхността и дали се възлага на външни изпълнители.
10.4 Разбивка на разходите:
Цената на материалите, цената на машинната обработка (оценена по машинен час), цената на повърхностната обработка и цената на инспекцията са посочени отделно.
10.5 Условия за оферта:
Ценообразуване на обемни нива, цена на матрицата или инструменталната екипировка, данъци, превоз на товари, срок на изпълнение и период на валидност на офертата.
11. Защо да изберете NOBLE за вашия Доставчик на CNC машинни машини за компоненти на ръката на хуманоидния робот?
NOBLE предлага решения за CNC обработка на части за хуманоидни роботи, подкрепени от нашите инженерни познания, производствени умения и висококачествени производствени системи. Ние обслужваме компании за роботи, OEM клиенти и проектни екипи. Ние предлагаме надеждни производствени услуги както за производство, така и за създаване на прототипи.
Инженерна поддръжка
— Нашите инженери преглеждат CAD файлове, 3D модели и технически чертежи. Ние оценяваме технологичността, препоръчваме методи за обработка и помагаме за оптимизиране на проектирането на части за производство.
Прецизно производство на CNC
— С CNC фрезоване , CNC струговане , обработка на стругове с швейцарски тип и многоосни възможности, NOBLE произвежда сложни роботизирани компоненти с точни характеристики, повторяемо качество и надеждна производителност при сглобяване.
Контрол на качеството и инспекция
— Поддържаме постоянство в качеството на частите чрез процедури за инспекция и системи за управление на качеството, включително ISO 9001 и ISO 13485. Това се подкрепя от проверка на размерите и проверка със CMM.
Гъвкава поддръжка на производството
— От прототипи и производство на малки партиди до повтарящи се производствени програми, NOBLE предлага мащабируеми решения за развиващото се разработване на роботи и нуждите на OEM производството.
