Thermodesign des Robotermanipulators

Ein Roboter ist eine automatische Maschine, die Menschen ersetzen kann, um gefährliche und komplexe Arbeiten in einer unstrukturierten Umgebung auszuführen. Es ist ein Komplex aus Maschinerie, Elektronik, Software und Wahrnehmung. Es unterscheidet sich von Verbraucherprodukten. Es gibt viele Roboterteile. Wenn das vorläufige Schema nicht vollständig berücksichtigt wird, wird es oft viele personelle und materielle Ressourcen verbrauchen und manchmal den gesamten Körper schädigen. Daher ist es im frühen Entwicklungsprozess notwendig, Zuverlässigkeitsmethoden wie mechanisches Design, thermisches Design und Flüssigkeitsanalyse einzusetzen, um Risiken zu vermeiden, die Anzahl der Tests zu reduzieren und den Entwicklungszyklus zu verkürzen.

Wärmeableitungsanforderung:

Wie in der Legende gezeigt, müssen aufgrund der begrenzten Struktur und des Volumens 7 Antriebssteuermodule in das Gehäuse des Entwicklungsmanipulators integriert werden, und jedes Antriebssteuermodul steuert einen Motor. Das Antriebssteuermodul besteht aus einem Aluminiumsubstrat, einem kupferbeschichteten Laminat auf Metallbasis mit guter Wärmeableitungsfunktion. Die Temperaturbeständigkeit des Aluminiumsubstrats (TS) des Antriebssteuermoduls beträgt 85 Grad. Wenn die Temperatur 85 Grad überschreitet, funktioniert das Antriebssteuermodul nicht mehr. Die offizielle Empfehlung lautet, dass TS kleiner oder gleich 80 Grad sein sollte. Dieser Manipulator wird auf medizinische Roboterprodukte angewendet. Die maximale Temperatur der Roboterarbeitsumgebung beträgt 25 Grad, was strenge Anforderungen an die Gehäusetemperatur stellt. Sieben Motoren arbeiten gleichzeitig: 10 Sek. Kleiner oder gleich t Kleiner oder gleich 1 Minute, und die maximale Temperatur muss kleiner oder gleich 51 Grad sein.

Vorphasenanalysen:

Das Antriebssteuermodul besteht aus einem Aluminiumsubstrat, daher muss das Antriebssteuermodul Wärme über ein Wärmeleitpad an die Struktur übertragen. Gemäß der vorherigen Berechnung ist in dem begrenzten Raum eine Zwangsluftkühlung erforderlich, um die gesamten Anforderungen an die Wärmeableitung sicherzustellen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wärmeableitung zu planen:

1. Sieben Antriebsmodule werden auf einen Kühlkörper geklebt, und der Kühlkörper + Axialventilator + mechanische Armschale sind für die Luftführung ausgelegt; Der Wärmeleitungspfad dieses Designs ist wie folgt: Antriebssteuermodul → Wärmeleitpad → Kühlkörper → Luft im Hohlraum (erzwungene Konvektion) → Hohlraumhülle → Luft außerhalb des Hohlraums (natürliche Konvektion + Wärmestrahlung). Allerdings kann bei dieser Konstruktion die Luft im Hohlraum nicht direkt mit der Außenluft verbunden werden und es gibt einen großen Wärmewiderstand in der Mitte, was zu einer schlechten Wärmeleistung führt.

2. Die sieben Antriebsmodule sind direkt am Gehäuse des Manipulators befestigt, fügen dem Gehäuse des Manipulators ein Rippendesign hinzu, der Axialventilator wird außerhalb des Gehäuses des Manipulators installiert und eine Abdeckplatte wird für das Luftkanaldesign hinzugefügt.

Thermische Simulation:

Verwenden Sie intelligente Simulationssoftware, um das Modul zu vereinfachen und die thermische Simulationsanalyse der Daten durchzuführen.

Gemäß dem thermischen Simulations-Temperaturwolkendiagramm der Schale befindet sich die Position mit der höheren Schalentemperatur auf der rechten Seite, wobei die obere Schale maximal=44,9 Grad, minimal=42,35 Grad und das Aluminium beträgt Substrat der Antriebssteuerplatine max.=47,6 Grad, was den Designanforderungen entspricht.