Matériaux composites utilisés en robotique

1. Importance des matériaux composites dans la fabrication de la robotique

Les matériaux composites sont composés de deux matériaux différents ou plus qui, par le biais de méthodes physiques ou chimiques, forment un nouveau matériau avec des propriétés améliorées au niveau macroscopique. L'application de matériaux composites dans la fabrication de la robotique est d'une importance significative. D'une part, les matériaux composites offrent des avantages tels qu'une forte résistance, une rigidité élevée et une faible densité, ce qui réduit efficacement le poids des robots, améliorant ainsi leur efficacité de mouvement et leur flexibilité. D'un autre côté, ils présentent une bonne résistance à la corrosion et une résistance à haute température, leur permettant de bien fonctionner dans divers environnements de travail rigoureux.

2. Matériaux composites communs utilisés en robotique

(1) Composites en alliage métallique
Les alliages métalliques, tels que les alliages en aluminium et les alliages de titane, sont largement utilisés dans la fabrication de robots humanoïdes. Les alliages en aluminium ont une faible densité, une forte résistance et sont connus pour leur rapport résistance / poids, qui est comparable à celui de l'acier à haute résistance, et leur rigidité dépasse celle de l'acier. Ils possèdent également de bonnes capacités de coulée et de traitement de la plasticité, ainsi que la conductivité électrique souhaitable, la conductivité thermique, la résistance à la corrosion et la soudabilité. Les alliages de titane offrent une résistance à une résistance et une corrosion encore plus élevés mais sont relativement plus chers. Ces alliages métalliques peuvent être utilisés comme matériaux structurels dans les robots, en soutenant leur cadre global et leurs pièces mobiles.

(2) Composites en fibre de carbone
Les avantages des composites de fibres de carbone dans les robots humanoïdes sont importants. La fibre de carbone a une densité d'environ un tiers celle de l'acier tandis que sa résistance dépasse de nombreux matériaux métalliques. Cela signifie que les structures de robots peuvent maintenir leur force tout en réduisant considérablement le poids. De plus, les composites en fibre de carbone présentent une rigidité élevée, une résistance à la fatigue, une résistance à la corrosion, une stabilité à haute température, un coefficient de dilatation thermique faible et une efficacité énergétique élevée. Ces propriétés font des composites en fibre de carbone un choix idéal pour les composants critiques comme les bras et les articulations robotiques. Par exemple, le robot humanoïde de Tesla, Optimus, utilise des matériaux en fibre de carbone pour son corps léger, améliorant l'efficacité énergétique et la capacité de charge du robot.

(3) Peek Composites
Peek est un type de plastique d'ingénierie qui détient également un potentiel considérable dans le domaine de la robotique humanoïde. Peek a une résistance spécifique environ huit fois celle des alliages d'aluminium et possède des propriétés physiques et chimiques exceptionnelles telles que la résistance à la chaleur, la résistance à l'usure et la résistance aux rayonnements. Sans compromettre les performances, PEEK permet la réduction du poids des robots humanoïdes tout en améliorant l'efficacité énergétique et la capacité de charge. De plus, Peek présente une excellente résistance à la traction, une résistance au fluage, des propriétés d'isolation et une résistance chimique, ce qui la rend largement applicable dans des industries comme les semi-conducteurs, les soins de santé et les nouveaux véhicules énergétiques.

3. Application de matériaux composites dans les programmes de robot de gala du festival du printemps

Dans la performance des robots de gala du festival du printemps, les robots ont non seulement besoin d'exécuter un contrôle précis des mouvements, mais nécessitent également une excellente flexibilité et une durabilité. Cela exige que les matériaux utilisés dans la construction de robots possèdent une résistance élevée, une rigidité et un poids léger. Les composites en fibre de carbone, étant le matériau préféré de la fabrication robotique, jouent un rôle essentiel dans cette performance.

En utilisant des bras robotiques et des composants articulaires fabriqués à partir de composites de fibres de carbone, les robots obtiennent un contrôle efficace des mouvements agiles. De plus, les caractéristiques légères des composites en fibre de carbone réduisent la consommation d'énergie et améliorent l'efficacité du mouvement pendant les performances. La résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion des composites en fibre de carbone garantissent également la stabilité et la durabilité des robots lors de performances prolongées. Au-delà des composites en fibre de carbone, d'autres matériaux comme les alliages métalliques et les plastiques d'ingénierie sont également utilisés dans les performances de robot de gala du Spring Festival. Les alliages métalliques sont utilisés pour fabriquer des pièces de charge et des cadres structurels des robots, garantissant la stabilité et la résistance globales, tandis que les plastiques d'ingénierie sont utilisés pour les composants non compatibles tels que les boîtiers et les connecteurs externes, réduisant le poids global et le coût de la robots.

4. Tendances de développement des matériaux composites dans la fabrication de la robotique

Alors que la technologie continue d'évoluer, l'application de matériaux composites dans la fabrication de robotique montrera les tendances suivantes:

1. Amélioration continue des performances matérielles
Les chercheurs développeront continuellement de nouveaux matériaux composites pour améliorer leur résistance, leur rigidité, leur résistance à la chaleur et leur résistance à la corrosion, permettant aux robots de démontrer une plus grande adaptabilité et stabilité dans des environnements de travail de plus en plus complexes et difficiles.

2. Réduction des coûts des matériaux et augmentation de l'éco-convivialité
Avec les progrès des technologies de production et la mise en œuvre d'une production à grande échelle, les coûts des matériaux composites diminueront progressivement. Parallèlement, les chercheurs se concentreront sur la convivialité environnementale des matériaux composites pour minimiser la pollution et les dommages à l'environnement, conduisant à des applications plus larges et plus durables dans la fabrication de la robotique.

3. Développement de technologies composites multi-matériaux
Pour répondre aux diverses exigences de performance des matériaux des robots, les chercheurs exploreront les technologies composites multi-matériaux. En combinant des matériaux avec différentes propriétés, il est possible de créer des composites avec des performances globales supérieures, offrant une gamme plus large de matériaux haute performance pour la fabrication de la robotique.

4. Application des technologies de fabrication intelligentes
Avec l'avancement continu des technologies de fabrication intelligentes, l'application des matériaux composites dans la fabrication de robotique deviendra plus efficace et plus précise. En utilisant des technologies et des équipements de fabrication intelligents avancés, le traitement précis et la mise en forme des matériaux composites peuvent être obtenus, améliorant la précision et l'efficacité de la production de robots.

Conclusion

Le Spring Festival Gala Robot Handkerchief Show présente non seulement le développement rapide de la technologie robotique dans notre pays, mais montre également l'application approfondie des matériaux composites dans la fabrication de la robotique. En examinant l'histoire de la robotique et l'application des matériaux composites, nous pouvons voir que les robots jouent un rôle de plus en plus important dans la société humaine. À l'avenir, alors que la technologie continue de progresser et que les performances des matériaux composites s'améliorent, les robots auront un impact plus important dans plus de domaines, contribuant de manière significative au développement de la société humaine.