Robotermanipulator von Thermal Design

    Roboter ist eine automatische Maschine, die Menschen ersetzen kann, um gefährliche und komplexe Arbeit in einer unstrukturierten Umgebung zu leisten. Es ist ein Komplex aus Maschinen, Elektronik, Software und Wahrnehmung. Es unterscheidet sich von Konsumgütern. Es gibt viele Roboterteile. Wenn das vorläufige Schema nicht vollständig berücksichtigt wird, verbraucht es oft viele menschliche und materielle Ressourcen und führt manchmal den ganzen Körper. Daher ist es im frühen Entwicklungsprozess notwendig, Zuverlässigkeitsmethoden wie mechanisches Design, thermisches Design und Flüssigkeitsanalyse einzusetzen, um Risiken zu vermeiden, die Anzahl der Prüfungen zu reduzieren und den Entwicklungszyklus zu verkürzen.

Anforderung an die Wärmeableitung:

Wie in der Legende gezeigt, müssen aufgrund der Beschränkung von Struktur und Volumen 7 Antriebssteuermodule in den Entwicklungsmanipulatorkörper integriert werden, und jedes Antriebssteuermodul steuert einen Motor. Das Antriebssteuermodul ist ein Aluminiumsubstrat, das ein kupferkaschiertes Laminat auf Metallbasis mit guter Wärmeableitungsfunktion ist; Die Temperaturbeständigkeit des Aluminiumsubstrats (TS) des Antriebssteuermoduls beträgt 85 Grad. Wenn die Temperatur 85 Grad übersteigt, funktioniert das Antriebssteuermodul nicht mehr. Die offizielle Empfehlung ist, dass TS kleiner oder gleich 80 Grad ist. Dieser Manipulator wird auf medizinische Roboterprodukte angewendet. Die maximale Temperatur der Arbeitsumgebung des Roboters beträgt 25 Grad, was strenge Anforderungen an die Gehäusetemperatur stellt. Sieben Motoren arbeiten gleichzeitig: 10s Kleiner als oder gleich t Kleiner als oder gleich 1min, und die maximale Temperatur muss kleiner oder gleich 51 Grad sein.

Analysen vor der Phase:

Das Antriebssteuermodul ist ein Aluminiumsubstrat, daher muss das Antriebssteuermodul Wärme über ein Wärmeleitpad an die Struktur übertragen . Gemäß der vorherigen Berechnung ist in dem begrenzten Raum eine forcierte Luftkühlung erforderlich, um die gesamten Anforderungen an die Wärmeableitung zu gewährleisten; Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wärmeabfuhr zu planen:

1. Sieben Antriebsmodule werden auf einen Kühlkörper geklebt, und der Kühlkörper plus Axiallüfter plus mechanische Armschale ist für Luftkanäle ausgelegt; Der Wärmeleitungspfad dieser Konstruktion ist wie folgt: Antriebssteuerungsmodul → Wärmeleitpad → Kühlkörper → Luft in der Kavität (erzwungene Konvektion) → Kavitätshülle → Luft außerhalb der Kavität (natürliche Konvektion plus Wärmestrahlung). Bei diesem Design kann die Luft im Hohlraum jedoch 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 an der Hülle des Manipulators befestigt, fügen der Hülle des Manipulators ein Rippendesign hinzu, der Axiallüfter wird außerhalb der Hülle des Manipulators installiert und eine Abdeckplatte wird für die Luftkanalkonstruktion hinzugefügt.

Thermische Simulation:

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

Gemäß dem Temperaturwolkendiagramm der thermischen Simulation der Schale befindet sich die Position mit höherer Schalentemperatur auf der rechten Seite, die obere Schale max.=44.9 Grad, min.=42.35 Grad und das Aluminium Substrat der Antriebssteuerplatine max=47.6 Grad, was den Designanforderungen entspricht.

Durch die Analyse des thermischen Designs können Ingenieure ein tieferes Verständnis dafür gewinnen, wie das thermische Design in der frühen Phase des Designs in das strukturelle Design integriert wird, und diese Idee kann im anschließenden Designprozess als Referenz verwendet werden, um das strukturelle Design zu leiten. Gleichzeitig kann die thermische Simulation die Mängel im Design schnell finden und die Designrichtung optimieren.