【原】【专业讲堂】碳纤维应用知识：机器人用轻量化抓手，为什么碳纤维是一个不错的选择？

制造商通常使用“gripper”（中文译为：夹持器或抓手）一词来描述机器人手臂（机械臂）的一部分，该部分用于抓取物品并将其从一个地方移动到另一个地方。夹持器/抓手用于各种行业，包括包装商品、木制品、建筑和汽车装配。夹持器可以有几种类型，最普遍的主要包括：

• 人手抓手：这些抓手可能有多个向前延伸的尖头，类似于人手。

• 吸盘：这些抓盘具有高功率吸盘，可连接到物品上，以便运输物品。

夹持器制造中需要考虑的关键因素

不管抓手看起来像什么，机器人抓手都有一个共同点——它们必须重量轻且非常坚固。如果抓手由较重的材料（如钢）制成，则可能会导致机器人手臂受压。随着时间的推移，机械臂的性能可能会开始下降，这可能会延迟整个装配过程。重型抓手也可能会使机械臂过载，因此它将无法像预期的那样抓取较重的物品。在为机器人制造抓手时，寻找轻巧而坚固的材料是很重要的。

铝制抓手似乎是一个不错的选择，因为它们比钢轻三倍。铝是一种相对较软的金属，因此通过计算机加工更容易加工成夹持器形状。然而，技术的进步为我们提供了比铝更好、更坚固、更轻的材料。这些材料就是碳纤维和碳纤维复合材料。

碳纤维是一种非常坚固但非常轻的材料。碳纤维的强度是钢的5倍，硬度是钢的两倍。然而，碳纤维的重量强度比很低，这意味着碳纤维板非常轻，但拉伸强度非常高。通常，碳纤维与其他材料结合使用，最终产品称为碳纤维增强聚合物（CFRP）。碳纤维可以用来制造任何东西，包括体育用品、医疗设备、汽车零件以及机器人零件。

为什么碳纤维在机器人手爪制造中具有优势

铝似乎是机器人抓手的首选材料，但这种金属的柔软性会导致长期使用寿命下降。据统计，碳纤维复合材料比铝轻42%，重量比钢轻3倍。这使它成为这两种材料的最佳选择。适用于机器人碳纤维抓手的碳纤维特性如下：

1. 高拉伸强度：拉伸强度是指材料对拉伸的抵抗力。碳纤维零件对这种损坏具有很高的抵抗力。

2. 耐腐蚀性：长期来看，工厂环境可能会导致用于制造机器人抓手的材料发生腐蚀。碳纤维复合材料化学性质稳定，不会生锈。

3. 形式多样：碳纤维可以进行编织，这意味着碳纤维可以各种图案相互连接。不同的编织方法致使最终产品略有不同，因此可以通过多种方式定制机器人抓手，以最适合其任务和环境。

4. 重量轻：碳纤维相对于竞争对手的最大优势是重量。碳纤维的强度重量比非常有利。你可以得到一个几乎坚不可摧的机器人抓手，而且也不会压垮手臂。

5. 低热膨胀：碳纤维具有很高的耐温度变化能力，这意味着碳纤维抓手在不同温度下不会膨胀或收缩。因为这个原因，它非常适合工厂或装配线的放置。

总的来说，碳纤维机器人夹持器的优点包括：

• 重量减轻42%

• 刚度提高30%

• 机械臂的承载能力更大

• 更高的机械臂操作速度

• 增加耐用性/更长的使用寿命

• 时尚、高科技哑光黑色外观

结论

总体而言，碳纤维在制造机器人手臂的抓手时，对铝和钢等传统材料构成了巨大的挑战。碳纤维复合材料的高强度重量比，以及对不同温度的耐受性和耐用性，使其成为机器人手臂的最佳选择。

可以制造不同厚度的定制碳纤维板，来创造更有效的机器人手臂，而其最终结果应该会使机器人的性能更快、更有效，而且从长远来看，它也将更能抵抗损坏。

（主要参考：nykdaily）