Úvod do aplikace PEEK v konstrukčních součástech robotů (skříně, rámy)
Během výzkumného a výrobního procesu robotů slouží konstrukční komponenty jako základní opora a hrají klíčovou roli ve výkonu, stabilitě a rozšiřování aplikačních scénářů robotů. Materiál PEEK se svými vynikajícími vlastnostmi vykazuje bezkonkurenční výhody v oblasti krytů a rámů robotů a postupně se stává klíčovou hnací silou pro inovace v průmyslu.
I. Analýza vlastností materiálu PEEK
Vysoká pevnost a vysoká tuhost: PEEK má vynikající mechanické vlastnosti, s pevností v tahu a modulem pružnosti v ohybu srovnatelným s některými kovovými materiály, což poskytuje spolehlivou strukturální oporu pro kryty a rámy robotů, zajišťuje, že robot si udrží stabilní tvar i ve složitých pracovních podmínkách, odolává vnějším nárazům a namáhání a zaručuje bezpečný provoz vnitřních přesných součástí.
Výhoda nízké hmotnosti: Hustota PEEK je přibližně 1,3–1,4 g/cm³, což je pouze asi polovina hustoty hliníku (přibližně 2,7 g/cm³). Tato nízká hmotnost je pro roboty významná, protože umožňuje použití PEEK k výrobě krytů a rámů se stejnými požadavky na pevnost, čímž se výrazně snižuje vlastní hmotnost robota. U humanoidních robotů jako příkladu snižuje snížená hmotnost flexibilitu pohybu, rychlost odezvy a spotřebu energie, prodlužuje životnost baterie a umožňuje jim lépe fungovat v situacích vyžadujících vysokou odolnost a mobilitu, jako jsou servisní a záchranné operace.
Odolnost proti chemické korozi: V různých odvětvích, jako je průmysl, lékařství a zpracování potravin, se roboti často setkávají s různými chemickými látkami. Materiál PEEK má silnou odolnost vůči kyselým a alkalickým roztokům, organickým rozpouštědlům atd., čímž účinně zabraňuje poškození krytů a rámů chemickou korozí, čímž výrazně prodlužuje životnost robota a zajišťuje stabilní provoz v náročném chemickém prostředí. Například v chemických výrobních dílnách mohou roboti s konstrukčními komponenty PEEK dlouhodobě odolávat korozivním účinkům plynů a kapalin.
Dobrá tepelná stabilita: PEEK si dokáže udržet stabilní výkon i ve vysokoteplotním prostředí s teplotou skelného přechodu přibližně 143 ℃ a dlouhodobou provozní teplotou kolem 240 ℃ a krátkodobě odolá i vyšším teplotám. Tato vlastnost umožňuje robotům přizpůsobit se provozním scénářům s vysokými teplotami, jako jsou svařovací dílny v automobilovém průmyslu a manipulace s materiálem za vysokých teplot, čímž se zabrání strukturální deformaci v důsledku teplotních změn a ovlivní se přesnost a spolehlivost robota.
II. Příklady použití a výhody PEEK v krytech robotů
Zvýšená ochrana a odolnost: Pracovní prostředí průmyslových robotů je často náročné, s kolizemi, třením a prachem, olejem a dalšími nečistotami. Použití materiálu PEEK k výrobě krytů s jeho vysokou pevností a odolností proti opotřebení dokáže účinně odolávat vnějším nárazům a poškrábání, snižovat opotřebení krytu a zabránit ulpívání a erozi prachu, oleje a dalších látek, čímž chrání vnitřní elektronické součásti a mechanické struktury, snižuje pravděpodobnost poruch a zlepšuje celkovou odolnost robota.
Zvýšená flexibilita designu: Materiál PEEK se snadno zpracovává a lisuje. Pomocí vstřikování, lisování atd. z něj lze vyrobit složité a rozmanité kryty. To poskytuje široký prostor pro design robotů, nejen splňující individuální potřeby různých odvětví ohledně vzhledu robota, ale také optimalizující aerodynamický výkon krytů a zároveň zajišťující strukturální pevnost, snižující odpor větru a zlepšující účinnost robota během pohybu. Například někteří servisní roboti používají zjednodušené kryty PEEK, které jsou esteticky příjemné a mohou snižovat provozní hluk.
Snížení nákladů: Přestože jsou počáteční náklady na materiál PEEK relativně vysoké, z hlediska dlouhodobého používání a údržby může jeho vynikající výkon výrazně snížit počet oprav a četnost výměn robotů a snížit celkové náklady na používání. Materiál PEEK má zároveň vysokou míru využití materiálu během zpracování a lze jej integrovat pomocí optimalizované konstrukce, čímž se sníží počet komponentů a montážních procesů, což dále šetří výrobní náklady.
III. Výsledky a hodnota aplikace v robotických frameworkech
Optimalizace výkonu podepření: Jakožto klíčová součást pro uložení musí mít kostra robota dostatečnou pevnost a tuhost, aby podepřela různé komponenty a přenášela sílu. Vysoká pevnost a tuhost materiálu PEEK zajišťuje, že kostra stabilně unese váhu robota a účinně odolá kroucení a deformaci během pohybu, což zaručuje přesnost a stabilitu kloubových pohybů robota. Například u vícekloubových průmyslových robotů může konstrukce z PEEK umožnit robotu udržovat dobrou kontrolu nad polohou během vysokorychlostního a vysoce přesného provozu.
Realizace lehkého a efektivního pohybu: Lehká konstrukce z PEEK může výrazně snížit setrvačnost robota, díky čemuž je hbitější při spouštění, zastavování a otáčení a má rychlejší reakční rychlost. To je obzvláště důležité pro roboty, kteří potřebují často provádět rychlé akce, jako jsou třídicí roboti a logistické manipulační roboty, což může výrazně zvýšit efektivitu práce a zároveň snížit spotřebu energie a provozní náklady.
Adaptace na složité kloubní struktury: S rozvojem robotické technologie se kloubní struktury stávají stále složitějšími a na materiály jsou kladeny vyšší požadavky na přizpůsobivost. Dobrý zpracovatelský výkon materiálu PEEK umožňuje výrobu konstrukčních komponent, které dokonale odpovídají složitým kloubním strukturám a zajišťují plynulost a flexibilitu pohybů kloubů. Například v případě konstrukce končetin humanoidních robotů lze materiál PEEK přizpůsobit a zpracovat podle pohybových charakteristik kloubů, čímž se dosáhne přirozenější a pružnější imitace pohybů.
