Робот-манипулятор Thermal Design

    Робот — это автоматическая машина, которая может заменить человека для выполнения опасного и сложного труда в неструктурированной среде. Это комплекс машин, электроники, программного обеспечения и восприятия. Он отличается от потребительских товаров. Есть много частей робота. Если предварительная схема не будет полностью продумана, она часто будет потреблять много человеческих и материальных ресурсов, а иногда и вести за собой весь корпус. Поэтому на раннем этапе разработки необходимо использовать методы обеспечения надежности, такие как механическое проектирование, тепловое проектирование и анализ жидкости, чтобы избежать рисков, сократить количество проверок и сократить цикл разработки.

Требование к отводу тепла:

Как показано в условных обозначениях, из-за ограничений конструкции и объема в корпус проявочного манипулятора необходимо интегрировать 7 модулей управления приводом, и каждый модуль управления приводом управляет двигателем. Модуль управления приводом представляет собой алюминиевую подложку, которая представляет собой ламинат на основе металла, плакированный медью, с хорошей функцией рассеивания тепла; Термостойкость алюминиевой подложки (TS) модуля управления приводом составляет 85 градусов. Когда температура превышает 85 градусов, модуль управления приводом перестает работать. Официальная рекомендация заключается в том, что TS меньше или равно 80 градусам. Этот манипулятор применяется к медицинским роботам. Максимальная температура рабочей среды робота составляет 25 градусов, что предъявляет строгие требования к температуре корпуса. Семь двигателей работают одновременно: 10 с Меньше или равно t Меньше или равно 1 минуте, а максимальная температура должна быть Меньше или равна 51 градусу.

Предфазовые анализы:

Модуль управления приводом представляет собой алюминиевую подложку, поэтому модуль управления приводом должен передавать тепло конструкции через термопрокладку. Согласно предыдущему расчету, в ограниченном пространстве требуется принудительное воздушное охлаждение для обеспечения общих требований по отводу тепла; Существует два способа планирования отвода тепла:

1. Семь приводных модулей наклеены на радиатор, а радиатор, осевой вентилятор и корпус механического рычага предназначены для воздуховода; Путь теплопроводности этой конструкции следующий: блок управления приводом → термопрокладка → радиатор → воздух в полости (принудительная конвекция) → оболочка полости → воздух вне полости (естественная конвекция плюс тепловое излучение). Однако в этой конструкции воздух в полости не может быть напрямую связан с наружным воздухом, а в середине имеется большое тепловое сопротивление, что приводит к плохим тепловым характеристикам.

2. Семь приводных модулей прикреплены непосредственно к корпусу манипулятора, добавляют конструкцию ребра к корпусу манипулятора, осевой вентилятор устанавливается снаружи корпуса манипулятора, а для конструкции воздуховода добавляется накладка.

Тепловое моделирование:

Использование интеллектуального программного обеспечения для моделирования для упрощения модуля и продолжения анализа данных теплового моделирования.

Согласно диаграмме теплового моделирования оболочки, положение с более высокой температурой оболочки находится справа, верхняя оболочка макс.=44,9 градуса, мин.=42,35 градуса, а алюминий подложка платы управления приводом не более=47.6 град., что соответствует конструктивным требованиям.

Благодаря анализу теплового проектирования инженеры могут получить более глубокое понимание того, как тепловое проектирование интегрируется в проектирование конструкций на ранней стадии проектирования, и эту идею можно использовать в качестве справочной информации в последующем процессе проектирования для руководства проектированием конструкций. В то же время тепловое моделирование позволяет быстро найти недостатки конструкции и оптимизировать направление проектирования.