Lengan robot merupakan salah satu komponen utama robot untuk melakukan tugas operasional. Fungsi utamanya adalah untuk secara akurat menerima instruksi selama proses interaksi dengan lingkungan, dan secara akurat menemukan titik dalam ruang tiga dimensi (atau dua dimensi) untuk operasi standarisasi. Sebagai salah satu perangkat mekanik otomatis yang paling banyak digunakan di bidang robotika, lengan robot memainkan peran penting dalam industri manufaktur, medis, sipil, militer, transportasi dan logistik, dan eksplorasi ruang angkasa. Semakin banyak manipulator baru mulai menggunakan bahan komposit serat karbon. Apa kelebihan bahan baru ini, yang harganya berkali-kali lipat lebih mahal dari bahan logam? Apa alasan perancang lengan robot memilih material komposit serat karbon?
1: Ringan=konsumsi energi rendah dan efisiensi produksi tinggi
Kepentingan diri dari lengan robot harus seringan mungkin. Semakin ringan lengan robot, semakin kecil inersia gerakannya. Desain yang ringan dapat mengoptimalkan rasio kekuatan terhadap berat dari lengan robot. Memilih bahan yang ringan juga merupakan cara penting untuk mencapai lengan robot yang ringan. Kepadatan bahan komposit serat karbon hanya sepertiga dari baja, dan sekitar 30% lebih ringan dari paduan aluminium. Bobot yang ringan berarti manipulator perlu mengkonsumsi lebih sedikit energi selama operasi, dan operasi lebih ringan dan lebih cepat. Bahkan jika rasio konsumsi energi hanya sedikit lebih rendah, atau efisiensi produksi sedikit meningkat, efeknya dalam pekerjaan jangka panjang dan batch sangat besar.
2: Kekuatan tinggi=lebih banyak daya dukung, fungsi yang beragam
Sambil mencapai bobot yang ringan, lengan robot juga harus memastikan bahwa ia memiliki kapasitas beban yang cukup. Berat dasar lengan robot meliputi berat lengan itu sendiri ditambah berat maksimum benda kerja yang digenggam oleh cakarnya. Kekuatan spesifik dan modulus spesifik bahan komposit serat karbon lebih tinggi daripada baja, dan kekuatan tariknya umumnya di atas 3500Mpa. 7 sampai 9 kali lipat dari baja. Lengan robot serat karbon teleskopik yang dikonfigurasi oleh perusahaan serat karbon untuk robot eksplorasi terowongan memiliki ketebalan hanya 5mm dan diameter 18cm, tetapi dapat membawa hingga 100 kilogram peralatan. Kinerja menahan beban yang tinggi ini memberi robot Kemungkinan pengembangan ke arah fungsi yang beragam.
3: Creep kecil=presisi tinggi dan kemampuan beradaptasi yang kuat
Bahan komposit serat karbon memiliki koefisien ekspansi termal minimal dan creep rendah, yang dapat beradaptasi dengan lingkungan kerja dengan perbedaan suhu yang besar. Tabung manipulator teleskopik persegi panjang yang dilengkapi khusus untuk robot inspeksi listrik tidak hanya mengurangi beratnya sendiri, mengurangi konsumsi energi, dan memperpanjang siklus kerja secara eksponensial, tetapi juga memiliki kinerja kerja yang stabil di lingkungan iklim yang keras seperti suhu dingin dan tinggi yang parah. Itu dapat menyelesaikan instruksi secara akurat dan cepat, dan memainkan peran besar dalam menggantikan pekerjaan inspeksi manual. Ini juga merupakan alasan penting mengapa bahan komposit serat karbon dipilih untuk desain robot di banyak lingkungan kerja tertentu.
Alasan 4: Ketahanan lelah=umur panjang dan biaya penggunaan rendah
Bahan komposit serat karbon memiliki ketahanan lelah yang baik. Suku cadang yang terbuat dari material komposit canggih ini memiliki masa pakai yang lama dan frekuensi perawatan atau pembaruan yang rendah. Untuk memberikan permainan penuh pada ketahanan lelah bahan komposit serat karbon, kita harus mulai dari desain dan produksi yang paling dasar, karena ketahanan lelah yang sebenarnya dari manipulator komposit serat karbon sering dibatasi oleh desain sudut arah lapisan material komposit dan arah beban. Oleh karena itu, ketika menggunakan bahan komposit serat karbon untuk membuat lengan robot, perlu dirancang rencana produksi khusus untuk beban dan kondisi kerja sebenarnya dari lengan robot.
