تطبيق مواد سبائك المغنيسيوم في الروبوتات خفيفة الوزن

1. حالة تطوير وتطبيق الروبوتات

مع استمرار تطور الروبوتات في النضج ، توسع تطبيق الروبوتات من المجالات الصناعية الأولى إلى الطب والصحة ، والخدمات الحياتية ، واستكشاف الفضاء والمحيطات ، والعسكرية والترفيه ، وما إلى ذلك. المرحلة ، ولكنها ستدخل أيضًا في التطور السريع لتكنولوجيا الأتمتة غير التصنيعية.

في الوقت الحاضر ، تضع الولايات المتحدة واليابان وأوروبا وكوريا الجنوبية والقوى الصناعية الأخرى اختراقات في تكنولوجيا الروبوتات وتعزز تطوير صناعة الروبوتات في موقع استراتيجي مهم في تطوير العلوم والتكنولوجيا في جميع البلدان. في "صنع في الصين 2025" ، تعتبر الصين أيضًا "أدوات وآلات CNC المتطورة" واحدة من مجالات التطوير العشرة الرئيسية ، وتقترح "التركيز على الروبوتات الصناعية ، والتخصصات ، مثل السيارات ، والآلات ، والإلكترونيات ، والسلع الخطرة التصنيع والدفاع الوطني والصناعات العسكرية والكيميائية والصناعات الخفيفة. 

احتياجات تطبيقات الروبوتات ، بالإضافة إلى روبوتات الخدمة مثل الخدمات الطبية والصحية ، والخدمات المنزلية ، والتعليم والترفيه ، والبحث بنشاط عن منتجات جديدة وتطويرها ، وتعزيز التوحيد القياسي والتطوير المعياري للروبوتات. "الوطنية متوسطة وطويلة الأجل مخطط برنامج تطوير العلوم والتكنولوجيا (2006-2020) "ينظر بوضوح إلى روبوتات الخدمة كأولوية استراتيجية عالية التقنية للتنمية المستقبلية ، ويقترح" التركيز على متطلبات تطبيق روبوت الخدمة ، وطرق تصميم البحث ، وعمليات التصنيع ، والتحكم الذكي. التقنيات الأساسية الشائعة مثل التكامل مع أنظمة التطبيق "[5]. 

في الوقت الحاضر ، يبلغ متوسط ​​كثافة الروبوتات الصناعية المستخدمة في الصناعة التحويلية في العالم 55 وحدة لكل 10,000 موظف ، بينما تبلغ كثافة الروبوتات الصناعية في الصين 36 وحدة فقط لكل 10,000 موظف. في ضوء الخلفية المذكورة أعلاه ، أصبح "استبدال الآلة" هو الاتجاه العام. في قوانغتشو ، ممثل الصناعة التحويلية في دلتا نهر اللؤلؤ ، اقترحت الحكومة أنه بحلول عام 2020 ، يجب أن تستخدم أكثر من 80٪ من مؤسسات التصنيع في المدينة الروبوتات الصناعية والمعدات الذكية.

بالإضافة إلى استخدامها على نطاق واسع في عمليات مثل ختموخطوط اللحام والتجميع الآلي في الصناعة التحويلية ، يمكن أيضًا استخدام الروبوتات لتحل محل المهام اليدوية التقليدية مثل الطحن واللحام المعقد والتلميع. تستخدم Apple اثنين من الروبوتات الإلكترونية KUKA لتلميع مظهر Mac Pro مرتين لإنتاج سطح يشبه المرآة. 

بعد الانتهاء من التلميع الخارجي ، سيقوم الروبوت أيضًا بتلميع الجزء الداخلي من غلاف Mac Pro ، كما هو موضح في الشكل 1. لقد لعبت روبوتات اللحام دورًا مهمًا للغاية في إنتاج لحام الهيكل عالي الجودة والفعال ، وتتحول تدريجياً إلى الأتمتة . تبنت كوريا الجنوبية عداء سكة حديد لحام السفن المحمول القائم على PDA ، والذي يمكن أن يدخل الهيكل المغلق لسفينة ذات بدن مزدوج تحتاج إلى لحام ، وتعمل في بيئة اللحام القاسية للغازات السامة ودرجة الحرارة العالية ، بدلاً من اليدوي اللحام الآلي. 

PTJ هي مؤسسة شاملة عالية التقنية تعتمد على الخلفية التقنية للأكاديمية الصينية للعلوم وتركز على تحسين تصميم أجزاء الروبوت الذكي والتصنيع والمبيعات المحلية والأجنبية. تأسس فريق الشركة في عام 2010 وهو ملتزم منذ فترة طويلة بمعالجة الأجزاء المعدنية والبلاستيكية عالية الدقة والصعوبة والقابلة للتشوه بسهولة ، وإنتاج وتصنيع السبائك الخفيفة والمواد المركبة الصغيرة والمتوسطة الحجم (مثل كأجزاء من سبائك المغنيسيوم والليثيوم ، وسبائك المغنيسيوم والألمنيوم ، وألياف الكربون ، وما إلى ذلك). وشراء قطع غيار الروبوت وخدمات التخصيص.

أصبح تطبيق الروبوتات في الصناعات غير التصنيعية أكثر تنوعًا. قامت أمازون بتجهيز أكثر من 15,000 روبوت من طراز Kiva في مركز التوزيع الخاص بها لتحقيق أتمتة المستودعات ، كما هو موضح في الشكل 3. هذه الروبوتات تتحرك بسرعة وبهدوء. بعد تلقي التعليمات الرقمية التي يتم إرسالها لاسلكيًا عن طريق الكمبيوتر المركزي ، يقومون بمسح ملصقات الرموز الشريطية على الأرض للمشي خلالها ، والانزلاق أسفل الأرفف ، ثم إرسالها إلى الملتقطين. يبلغ الحد الأقصى لعمق الغوص R2D4 الذي طورته اليابان 4000 متر ، ويمكنه جمع البيانات بشكل مستقل ، ويمكن استخدامه للبراكين تحت الماء وحطام السفن والرواسب المعدنية. 

سلسلة CR-01 و CR-02 من الروبوتات تحت الماء المبرمجة مسبقًا والتحكم فيها ، بالتعاون مع روسيا من قبل معهد شنيانغ للأتمتة ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، يبلغ أقصى عمق غوص بها 6000 متر ، وقد أكملت مسح المحيط الهادئ . من حيث الروبوتات الفضائية ، روبوت الروبوت الذي طورته وكالة ناسا في الولايات المتحدة ، سيحل محل رواد الفضاء في العمل خارج المركبة ، وسرعة استجابته أسرع من سرعة استجابة البشر ، والتكيف مع حالات الطوارئ غير المتوقعة.

في الوقت الحاضر ، دخلت الصين في مجتمع شيخوخة ، كما تسببت مشاكل الرعاية الطبية وإعادة التأهيل ومساعدة المعاقين بسبب شيخوخة التركيبة السكانية في إحداث ضغوط اقتصادية وموارد هائلة على المجتمع بأسره. تمثل الروبوتات الجراحية التي تمثلها روبوتات دافنشي أعلى مستوى من الروبوتات الطبية الحالية ، كما تُظهر آفاق التطبيق الواسعة للروبوتات الطبية. 

أظهرت روبوتات الهيكل الخارجي أيضًا مزاياها في مساعدة كبار السن والمعاقين على المشي. إمكانية التطبيق. فيما يتعلق بالروبوتات الطبية ، تستخدم العديد من المستشفيات مثل مستشفى ساوث ويست في بلدي روبوتات التنظير الداخلي بالكبسولة بدلاً من مناظير المعدة التقليدية لفحوصات الجهاز الهضمي. الروبوت بحجم الكبسولة فقط. بعد أخذ المريض عن طريق الفم ، يمكن للطبيب أن يراقب الجزء الداخلي من الجهاز الهضمي 360 درجة من خلال شاشة العرض ، ويمكن إكمال الفحص في حوالي 15 دقيقة ، مما لا يجعل المريض أكثر راحة فحسب ، بل تمنع الكبسولة التي تستخدم لمرة واحدة أيضًا انتقال العدوى وهو أكثر صحة وأمانًا. . 

فيما يتعلق بالروبوتات الخاصة بكبار السن ، يمكن لـ Robot Suit HAL ، وهو روبوت ذو هيكل خارجي من Cyberdyne في اليابان ، مساعدة المرضى الذين يعانون من صعوبات في المشي لتحقيق إعادة التأهيل ، وهو مناسب أيضًا لمساعدة كبار السن في المشي. يمكن للروبوت أن يساعد مرتديه على الوقوف ، والمشي ، والإمساك ورفع الأشياء الثقيلة ، وما إلى ذلك. الحركة ، ووقت العمل المستمر يمكن أن يصل إلى 280 دقيقة.

2. مواد الروبوت وخفة وزنها

في الوقت الحاضر ، تعد درجات مختلفة من المواد المعدنية هي الخيار الأول للمواد لأجزاء هيكلية مختلفة للروبوت ، مثل الحديد الزهر ، وسبائك الفولاذ ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك الألومنيوم ، وسبائك التيتانيوم. الاعتبار الأول في تصميم واستخدام الروبوتات المحترفة التي تمثلها الروبوتات الصناعية التقليدية هو أنها تحتاج إلى قوة كافية. لذلك ، فإن معظم أجزائها الهيكلية مصنوعة من أنواع مختلفة من الحديد الزهر وسبائك الفولاذ ومواد أخرى ، وبعض الأجزاء مصنوعة من سبائك الألومنيوم والمواد المركبة. انتظر.

مع الأخذ في الاعتبار المتطلبات العالية لروبوت الكشف والإنقاذ لتقليل وزنه ، وحركة سريعة ومستقرة ، وما إلى ذلك ، بعد استبدال الفولاذ 45 # بألياف الكتان الطبيعية المصنوعة من مادة الراتنج الحراري المقوى بالألياف الحرارية أو مادة مركبة من الراتينج بالحرارة لصنع المادة الرئيسية جسم روبوت الكشف ، تنخفض كتلة الجسم الرئيسي إلى 45 كجم ، أي أقل بمقدار 190.5 كجم من كتلة جسم السيارة الأصلية ، ومعدل إنقاص الوزن يصل إلى 80.9٪. تتطلب روبوتات الخدمة المنزلية متطلبات أقل قليلاً لقوة المواد ، ولكن لديها متطلبات أكثر لوزن الروبوت أو قابلية النقل. لذلك ، فإن الهيكل الأساسي لروبوتات الخدمة يستخدم في الغالب مواد سبائك الألومنيوم. على سبيل المثال ، هيكل ذراع روبوت الخدمة للمسنين مصنوع من سبائك الألومنيوم 7075. 

يتم تحقيق تصميم الوزن الخفيف للذراع من خلال تحسين الهيكل ، ويتم ضمان متطلبات الأداء الخاصة به. كممثل للروبوتات المعاقة ، فإن روبوتات الهيكل الخارجي لديها متطلبات أعلى لخفض الوزن وقابلية النقل. على سبيل المثال ، يستخدم روبوت الهيكل الخارجي EKSO (الشكل 5) الألومنيوم وسبائك التيتانيوم كهيكل ميكانيكي ، ويبلغ وزنه الإجمالي حوالي 23 كجم فقط. إن روبوت الأطراف السفلية للهيكل الخارجي للهيكل الخارجي PRMI المستقل من جامعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية في بلدي مصنوع أيضًا من سبائك الألومنيوم.

باختصار ، من أجل تلبية احتياجات تشغيل الروبوتات خفيفة الوزن وعالية الكفاءة ومريحة ، فإن الروبوتات خفيفة الوزن هي اتجاه التطوير المستقبلي. بالإضافة إلى التصميم الهيكلي خفيف الوزن ، تعتبر المواد خفيفة الوزن أكثر أهمية. بالمقارنة مع الهيكل خفيف الوزن ، فإن المادة خفيفة الوزن تجعل الروبوت يتمتع بإمكانية أكبر لتخفيض الوزن ونطاق أوسع من التطبيقات.

3. مزايا تطبيق مواد المغنيسيوم خفيفة الوزن على الروبوتات

تشمل المواد المعدنية التي يمكن أن يختارها الروبوت بشكل أساسي الفولاذ ، وسبائك الألومنيوم ، وسبائك المغنيسيوم ، وسبائك التيتانيوم ، وما إلى ذلك نظرًا لأن كثافة المواد الفولاذية تصل إلى 7.8 جم / سم 3 ، على الرغم من أن عددًا قليلاً من الأجزاء المتحركة للروبوت يستخدم التيتانيوم مواد السبائك (4.5 جم / سم 3) أو مواد سبائك الألومنيوم (2.7 جم / سم 3) بدلاً من المواد الفولاذية ، لا تزال كثافة سبائك التيتانيوم مرتفعة نسبيًا. عالية ومكلفة ، كما أن كثافة سبائك الألومنيوم أعلى من كثافة سبائك المغنيسيوم.

بصفتها أخف مادة هيكلية معدنية ، فإن كثافة المغنيسيوم أو سبائك المغنيسيوم تبلغ 2/3 من كثافة الألومنيوم ، وهي أقل من 1/4 من كثافة الفولاذ. بالنسبة لمركبات البولي كربونات التي تحتوي على 30٪ ألياف زجاجية ، فإن كثافة المغنيسيوم لا تتجاوز 10٪. بالإضافة إلى ذلك ، لا تمثل احتياطيات موارد الحديد والألمنيوم في بلدي سوى 18.7٪ و 2.3٪ من نسب العالم ، لكن موارد خام المغنيسيوم في بلدي هي الأغنى في العالم ، كما أن استخدام مواد المغنيسيوم له مزايا فريدة من نوعها في الموارد. لذلك ، تتمتع مواد سبائك المغنيسيوم والمغنيسيوم بمزايا كبيرة في تقليل الوزن وتحسين قدرة الروبوت على المناورة والقدرة على التحمل نظرًا لوزنها الخفيف وقوتها النوعية العالية. إنها واحدة من أكثر المواد مثالية لتصنيع الروبوتات.

يمكن للوزن الخفيف لمواد الروبوت أن يحسن بشكل كبير قدرته على المناورة ويزيد من كفاءة عمله ، ويسلط الضوء على مزايا الروبوتات في تقليل القصور الذاتي للحركة ، وتحسين سرعة التشغيل ودقة الحركة. يتكون الجيل الثالث من ASIMO (الشكل 6) لشركة هوندا اليابانية من سبيكة خفيفة الوزن ، وقذيفة مصنوعة من سبيكة المغنيسيوم. هذا يقلل بشكل كبير من الوزن الذاتي للروبوت ، وتزداد سرعة المشي من 1.6 كم / ساعة إلى 2.5. كم / ساعة ، وصلت سرعة الجري القصوى إلى 3 كم / ساعة.

على الرغم من أن مواد سبائك المغنيسيوم قد تم تطبيقها في البداية في الروبوتات ، إلا أن واحدة من الاختناقات المهمة التي تقيد تطبيق مواد سبائك المغنيسيوم في مجال أجزاء الروبوت لا تزال هي أن قوة وصلابة الدرجات الحالية لسبائك المغنيسيوم أقل من تلك الموجودة في الفولاذ والألمنيوم سبائك. لا تزال هناك فجوة في متطلبات أداء مواد الروبوت ، ومن المستحيل استبدال الفولاذ وسبائك الألومنيوم والمواد الأخرى بالكامل. لذلك ، فإن تطوير سبائك المغنيسيوم عالية الأداء وتقنيات التشكيل والمعالجة الخاصة بها لتصنيع أجزاء الروبوت له أهمية كبيرة لتقليل جودة الأجزاء المتحركة للروبوت ، وتحسين دقة الحركة ، وتحقيق توفير الطاقة.

في أكتوبر 2015 ، أطلقت جامعة بكين للتكنولوجيا "برنامج تطوير البحث العلمي الكبير - الروبوتات الذكية" استجابة لحالة البحث الحالية وآفاق التنمية في مجال الروبوتات. بالإضافة إلى التقنيات الرئيسية الشائعة والمكونات الرئيسية والبحث والتطوير الكامل للآلة والتطبيقات المتكاملة للروبوتات الذكية ، يركز البرنامج على البحث. ومن السمات البارزة أنه يسلط الضوء على "المواد خفيفة الوزن للروبوتات" التي تمثلها مواد سبائك المغنيسيوم. البحث التكنولوجي الرئيسي ". 

تعتمد "خطة التقدم البحثي الكبيرة" على مزايا فريق البحث والتطوير ومنصة البحث والتطوير لكلية علوم وتكنولوجيا المواد بجامعة بكين للتكنولوجيا في مجال مواد سبائك المغنيسيوم الخفيفة لأكثر من عشر سنوات ، وتستخدم المغنيسيوم عالي الأداء مثل مثل Mg-Zn-Er و Mg-Gd-Er-Zr وما إلى ذلك بناءً على نتائج البحث الخاصة بتصميم مواد السبائك ، والتحكم في الهيكل الدقيق ، وآلية تشكيل البلاستيك ، وما إلى ذلك ، بهدف تلبية احتياجات الروبوتات الطبية ذات القيمة المضافة العالية و الروبوتات المحلية من حيث وزن المواد الخفيف ، وتطوير مواد جديدة عالية القوة وعالية الصلابة من سبائك المغنيسيوم كهدف لتطوير أجزاء عالية الأداء من سبائك المغنيسيوم المستخدمة في روبوتات الخدمة المنزلية مثل الطبية / التدبير المنزلي ، وما إلى ذلك ، التركيز على الوزن الخفيف من أذرع الروبوت هذه والأجزاء المتحركة الأخرى ، وإدراك تدريجياً تقليل الوزن الإجمالي لروبوتات الخدمة المنزلية.

في سياق الصناعة التحويلية في بلدي التي تواجه التحديث الصناعي وتحول المجتمع القديم ، في العقود العشرة أو حتى العقود القادمة ، سيستمر الطلب على الروبوتات الصناعية التقليدية وروبوتات الخدمة المحلية الجديدة في الارتفاع ، وإمكانات تطبيق سوق الروبوتات كبيرة للغاية. يتميز تطبيق مواد السبائك خفيفة الوزن التي تمثلها سبائك المغنيسيوم في الروبوتات بمزايا تحسين قدرة الروبوتات على المناورة وتقليل استهلاك الطاقة وزيادة وقت الانتظار. إنه أحد الاتجاهات المهمة للبحث والتطوير في مجال الروبوتات.

رابط لهذه المقالة ： تطبيق مواد سبائك المغنيسيوم في الروبوتات خفيفة الوزن

إعادة طبع بيان: إذا لم تكن هناك تعليمات خاصة ، فإن جميع المقالات الموجودة على هذا الموقع أصلية. يرجى الإشارة إلى مصدر إعادة الطباعة:

توفر PTJ® مجموعة كاملة من الدقة المخصصة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الصين services.ISO 9001: 2015 & AS-9100 معتمد. دقة سريعة 3 و 4 و 5 محاور التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الخدمات بما في ذلك الطحن ، والتحول إلى مواصفات العميل ، وقادرة على تصنيع الأجزاء المعدنية والبلاستيكية بتفاوت +/- 0.005 مم. تشمل الخدمات الثانوية CNC والطحن التقليدي ، والحفر ،يموت الصب,صفيحة معدنية تقديم نماذج أولية وتشغيل كامل للإنتاج والدعم الفني والتفتيش الكامل السيارات, الفضاء، العفن والتجهيزات ، الإضاءة ،طبيوالدراجة والمستهلك إلكترونيات الصناعات. التسليم في الوقت المحدد أخبرنا قليلاً عن ميزانية مشروعك ووقت التسليم المتوقع. سنضع إستراتيجية معك لتقديم أكثر الخدمات فعالية من حيث التكلفة لمساعدتك في الوصول إلى هدفك ، مرحبًا بك في اتصل بنا ( sales@pintejin.com ) مباشرة لمشروعك الجديد.