Robot manipulador de diseño térmico

    Robot es una máquina automática que puede reemplazar a los seres humanos para realizar trabajos peligrosos y complejos en un entorno no estructurado. Es un complejo de maquinaria, electrónica, software y percepción. Es diferente de los productos de consumo. Hay muchas piezas de robot. Si el esquema preliminar no se considera completamente, a menudo consumirá una gran cantidad de recursos humanos y materiales y, a veces, conducirá a todo el cuerpo. Por lo tanto, en las primeras etapas del proceso de desarrollo, es necesario utilizar métodos de confiabilidad como el diseño mecánico, el diseño térmico y el análisis de fluidos para evitar riesgos, reducir el número de pruebas y acortar el ciclo de desarrollo.

Requisito de disipación de calor:

Como se muestra en la leyenda, debido a la limitación de estructura y volumen, es necesario integrar 7 módulos de control de accionamiento en el cuerpo del manipulador de desarrollo, y cada módulo de control de accionamiento controla un motor. El módulo de control de la unidad es un sustrato de aluminio, que es un laminado revestido de cobre a base de metal con una buena función de disipación de calor; La resistencia a la temperatura del sustrato de aluminio (TS) del módulo de control del variador es de 85 grados. Cuando la temperatura supera los 85 grados, el módulo de control de la unidad deja de funcionar. La recomendación oficial es que TS menor o igual a 80 grados. Este manipulador se aplica a productos de robots médicos. La temperatura máxima del entorno de trabajo del robot es de 25 grados, que tiene requisitos estrictos sobre la temperatura de la carcasa. Siete motores funcionan al mismo tiempo: 10 s menor o igual a t menor o igual a 1 min, y la temperatura máxima debe ser menor o igual a 51 grados.

Análisis de prefase:

El módulo de control de la transmisión es un sustrato de aluminio, por lo que el módulo de control de la transmisión necesita transferir calor a la estructura a través de una almohadilla térmica. De acuerdo con el cálculo anterior, se requiere refrigeración por aire forzado en el espacio limitado para garantizar los requisitos generales de disipación de calor; Hay dos formas de planificar la disipación de calor:

1. Se pegan siete módulos de transmisión en un disipador de calor, y el disipador de calor más el ventilador de flujo axial más la carcasa del brazo mecánico están diseñados para conductos de aire; La ruta de conducción térmica de este diseño es la siguiente: módulo de control de accionamiento → almohadilla térmica → disipador de calor → aire en la cavidad (convección forzada) → carcasa de la cavidad → aire fuera de la cavidad (convección natural más radiación térmica). Sin embargo, en este diseño, el aire en la cavidad no se puede conectar directamente con el aire exterior, y hay una gran resistencia térmica en el medio, lo que conduce a un mal rendimiento térmico.

2. Los siete módulos de accionamiento se conectan directamente a la carcasa del manipulador, agregan un diseño de aletas a la carcasa del manipulador, el ventilador axial se instala fuera de la carcasa del manipulador y se agrega una placa de cubierta para el diseño del conducto de aire.

Simulación Térmica:

Usando software de simulación inteligente para simplificar el módulo y proceder al análisis de simulación térmica de los datos.

De acuerdo con el diagrama de nube de temperatura de simulación térmica de la carcasa, la posición con mayor temperatura de la carcasa está en el lado derecho, la carcasa superior tiene un máximo de=44.9 grados, un mínimo de=42.35 grados y el aluminio sustrato de la placa de control de la unidad max=47.6 grados, que cumple con los requisitos de diseño.

A través del análisis de diseño térmico, los ingenieros pueden tener una comprensión más profunda de cómo el diseño térmico se integra en el diseño estructural en la etapa inicial del diseño, y esta idea se puede utilizar como referencia en el proceso de diseño posterior para guiar el diseño estructural. Al mismo tiempo, la simulación térmica puede encontrar rápidamente las deficiencias en el diseño y optimizar la dirección del diseño.