牛年春晚上有一个节目想必很多人都记得，叫《牛起来》，节目中24只机械牛整齐划一，活灵活现。其实机器产品早已经在生产制造中，对我们的生活起到了巨大的影响。拿近些年大热的工业机器人来说，机器人手臂的投产，代表了工业智能化的发展方向。
 
机械臂轻量化设计除了碳纤维，还有什么？
 
    机械臂轻量化设计除了碳纤维，还有什么？
 
    机械臂想要完成大量重复的工作，不能出现精度上的差距，就需要进行轻量化的设计。在这个问题上，机械臂采用的多种材料，整合优化，除了碳纤维材料外，还集成了铝合金和镁合金。
 
    机械臂轻量化设计中的3种材料介绍
 
    1、机械臂中的铝合金
 
    铝合金是机械臂轻量化设计的重要材料之一。铝是金属材料中密度较小的一种，铝合金保留了这一特点，不同种类和型号的铝合金的性能虽然存在一定的区别，但是密度小，强度大，比强度高，铸造性能和塑形加工能力都比较好，同时在导电、导热、耐腐蚀等方面的性能也比较突出。不过铝合金也存在一定的缺点，如质地较软，热稳定性价差，容易蠕变，会影响机械人手臂的操作精度。因此铝合金不太适合铸造和消防机械人，而在模型和教育机器人中较为常见。
 
    2、机械臂中的镁合金
 
    镁是使用金属中密度最小的一个，大约是铝的2/3左右，镁合金同样保持了这样的优势。镁合金通常由镁和其他元素形成的合金材料，重量轻、强度大、弹性模量大、散热性好、消震能力强，同时可以承受的冲击载荷也高于铝合金，还具备一定的耐有机物和碱性腐蚀能力。目前铝合金在机器人手臂中也有一定的使用。但是收到自身强度的限制，镁合金在铸造和焊接方面的性能较低，一般用于医疗、家政等轻型机器人部件中。
 
    3、机械臂中的碳纤维复合材料
 
    碳纤维材料的密度与镁接近，同时低于铝，在轻量化设计中也非常受欢迎。碳纤维复合材料强度大、重量轻、蠕变小，比强度是钢铁的数十倍，加工性能好，适用于多种成型方法，常被用于机器人手臂、关节等部位。我们国家电网配电站巡检机器人上就能看到碳纤维材料的身影。
 
    相比于镁合金、铝合金材料，碳纤维复合材料的性能特征更适用于中小型工业类机器人，碳纤维机械臂能够在较高载荷、高磨损、高使用频率的环境下服役。
 
    机器人轻量化发展势不可挡，机械臂中应用碳纤维材料、铝合金和镁合金的情况并不少见。不过机器人手臂想要发挥出强大的功能，不能单单看质量，还要看刚度、运动惯量等因素。