碳纤维机械臂的制作要考虑哪些因素？
江苏博实科技：随着人工费上涨及人手不足问题越来越严重，各生产行业对机器人的需求也将日益增多，工业机器人将成为工厂自动化越来越重要的一部分。机械手臂是机器人技术领域实际应用最广泛的自动化机械装置。
机器人的用途不同，组成部分也不同，不同的构件需要采用不同的材料。江苏博实碳纤维长期为研究所、集成商等提供碳纤维复合材料机械臂定制服务，曾为某厂商研发并生产的某款碳纤维机械臂，长930mm，宽150mm，壁厚5mm，总重量却只要3.5kg，尽管碳纤维机械臂在成型工艺上存在必定难度，不过，从比重、强度、蠕变性及成本价格等多方面要素归纳比较，碳纤维机械臂取代传统金属原料机械臂是大势所趋。据博实碳纤维的技术人员介绍，机械臂在选材时一般都会考虑这几个方面：
一、轻量化是机械臂材料首要条件
机械臂是一个运动部件，材料的挑选决议了机械手臂的动态功能和静态功能。因为机械手臂的自重不只影响它的作业速度，还直接影响到机械臂运动的动力消耗量。机械手臂是运动的，需求有良好的受控性，因而不能过粗笨，分量越轻转动惯量越小。
从这个观点来考虑，钢类材料最重，比铝合金要重60%以上，高强度钢到达7.8g/cm3，铝也有2.7g/cm3，碳纤维比重最小，只要1.75g/cm3，因而碳纤维机械臂是现在一切原料中最轻的，能使机械臂操作愈加灵活精确。
二、高强度能让机械臂承载更多负荷
从力学角度说，机械手臂材料首先是结构材料。无论是哪一种机器人手臂，都应该优先选择强度大的材料。如果机械臂的强度不够，手臂在承受载荷时就容易产生变形和断裂。因此，传统的机械手臂材料往往会选择一些高强度材料，如钢、铸铁、合金钢等。
从性能看，铝比不上钢，就算是很好的铝，从模量、强度和韧性上看，绝对性能仍旧比不上钢，铝合金的重量介于碳纤维和碳钢之间，强度次于碳纤维，高于碳钢，但韧性较低，缺乏弹性。碳纤维的特点不仅是质轻，强度更高。目前碳纤维复合材料强度约为1400MPa，一般的钢不过是600MPa，在比强度上碳纤维要比钢高出许多。
三、低变形可以提高机械手臂的操作精度
除了重量、强度之外，振动也是机械臂选材需要特别重视的条件之一。机械手臂在运动过程中往往会产生振动，这种振动不仅会导致机械臂的弯曲变形，还将大大降低它的运动精度。这对柔性机械臂来说最为明显，由于其质量轻，机械振动过大必然会影响其机械性能。
机械臂的工作环境对材质也提出了相应的要求，比如一定的温差中，金属会出现相应的蠕变情况，这种蠕变看似微乎其微，但是对机械臂操作精准的影响还是比较明显的。碳纤维不同于一般的钢和铝合金，在零下几十度到200℃之间都能保持最小的蠕变性，因此可以适用于不同的工作环境中。
碳纤维复合材料具有轻量化、高比模量等特点，其在改善质量、刚度和阻尼特性等方面具有较大优势，而且，其力学性能可以通过设计进行控制和改变，给设计人员提供了发挥空间，尤其是它在振动抑制及精度控制方面具有传统合金材料不可比拟的优势。因此，碳纤维复合材料越来越多地被作为轻量化高性能材料直接应用于机械结构，是业界公认的制作机械臂的理想材料之一。在此情况下，碳纤维复合材料的应用为提高机械臂的操作性、灵活性以及更强大的功能性做出了突出贡献。
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