Robô manipulador de design térmico

    O robô é uma máquina automática que pode substituir seres humanos em trabalhos perigosos e complexos em ambientes não estruturados. É um complexo de maquinaria, eletrônica, software e percepção. É diferente dos produtos de consumo. Existem muitas partes do robô. Se o esquema preliminar não for totalmente considerado, muitas vezes consumirá muitos recursos humanos e materiais e, às vezes, levará todo o corpo. Portanto, no início do processo de desenvolvimento, é necessário usar métodos de confiabilidade como projeto mecânico, projeto térmico e análise de fluidos para evitar riscos, reduzir o número de provas e encurtar o ciclo de desenvolvimento.

Requisito de Dissipação de Calor:

Conforme mostrado na legenda, devido à limitação de estrutura e volume, 7 módulos de controle de acionamento precisam ser integrados no corpo do manipulador de desenvolvimento e cada módulo de controle de acionamento controla um motor. O módulo de controle do drive é um substrato de alumínio, que é um laminado de cobre à base de metal com boa função de dissipação de calor; A resistência à temperatura do substrato de alumínio (TS) do módulo de controle de acionamento é de 85 graus. Quando a temperatura excede 85 graus, o módulo de controle do drive para de funcionar. A recomendação oficial é que TS seja menor ou igual a 80 graus. Este manipulador é aplicado a produtos de robôs médicos. A temperatura máxima do ambiente de trabalho do robô é de 25 graus, que possui requisitos estritos sobre a temperatura do invólucro. Sete motores funcionam ao mesmo tempo: 10s Menor ou igual a t Menor ou igual a 1min, e a temperatura máxima precisa ser menor ou igual a 51 graus.

Análises pré-fase:

O módulo de controle de acionamento é um substrato de alumínio, portanto, o módulo de controle de acionamento precisa transferir calor para a estrutura por meio de uma almofada térmica . De acordo com o cálculo anterior, o resfriamento por ar forçado é necessário no espaço limitado para garantir os requisitos gerais de dissipação de calor; Existem duas maneiras de planejar a dissipação de calor:

1. Sete módulos de acionamento são colados em um dissipador de calor, e o dissipador de calor mais o ventilador de fluxo axial mais o invólucro do braço mecânico são projetados para o duto de ar; O caminho de condução térmica deste projeto é o seguinte: módulo de controle do drive → almofada térmica → dissipador de calor → ar na cavidade (convecção forçada) → revestimento da cavidade → ar fora da cavidade (convecção natural mais radiação térmica). No entanto, neste projeto, o ar na cavidade não pode ser conectado diretamente com o ar externo, e há uma grande resistência térmica no meio, levando ao mau desempenho térmico.

2. Os sete módulos de acionamento são conectados diretamente ao invólucro do manipulador, adicionam um design de aleta ao invólucro do manipulador, o ventilador axial é instalado fora do invólucro do manipulador e uma placa de cobertura é adicionada para o projeto do duto de ar.

Simulação Térmica:

Usando software de simulação inteligente para simplificar o módulo e prosseguir com a análise de simulação térmica dos dados.

De acordo com o diagrama de nuvem de temperatura de simulação térmica do invólucro, a posição com maior temperatura do invólucro está no lado direito, o invólucro superior máx.=44.9 grau , min.=42.35 grau , e o alumínio substrato da placa de controle da unidade máx.=47.6 grau, que atende aos requisitos de projeto.

Por meio da análise do projeto térmico, os engenheiros podem ter uma compreensão mais profunda de como o projeto térmico é integrado ao projeto estrutural no estágio inicial do projeto, e essa ideia pode ser usada como referência no processo de projeto subsequente para orientar o projeto estrutural. Ao mesmo tempo, a simulação térmica pode encontrar rapidamente as deficiências no projeto e otimizar a direção do projeto.