機器人生產可選用的金屬材料主要有鋼鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金等。由于鋼鐵材料的密度高達7.8g/cm3,雖有少部分機器人的運動部件采用了鈦合金材料(4.5g/cm3)或鋁合金材料(2.7g/cm3)代替鋼鐵材料,但鈦合金密度仍然較高,且成本昂貴,鋁合金的密度也高于鎂合金。
鎂或鎂合金作為最輕的金屬結構材料,其密度為鋁的2/3,不到鋼的1/4,對于含30%玻纖的聚碳酸酯復合材料來說,鎂的密度也不超過其10%。此外,我國的鐵、鋁資源儲量僅占世界比例18.7%和2.3%,但我國的鎂礦資源是世界上最富有的,鎂材料的應用具有得天獨厚的資源優勢。因此,鎂及鎂合金材料以其輕質、高比強度等特點,在減重、提高機器人機動性、續航能力等方面有著顯著優勢,是制造機器人的最理想材料之一。
機器人材料的輕量化可大幅提高其機動性,增加其工作效率,突顯機器人在減輕運動慣性、提高操作速度和動作準確度方面的優勢。日本許多機器人生產一般都采用由輕質合金制成,其外殼就為鎂合金材質,這使得機器人的自重大大降低,步行速度由原來的1.6km/h提高到2.5km/h,最大奔跑速度達到了3km/h。
鎂合金材料雖然在機器人上得到了初步應用,但是限制鎂合金材料在機器人零部件領域應用的重要瓶頸之一依然是現有牌號鎂合金的強韌性與鋼鐵、鋁合金相比還較低,距機器人材料性能的要求尚有差距,無法實現對鋼鐵、鋁合金等材料的完全替代。因此,開發用于制造機器人零部件的高性能鎂合金及其成形加工技術,對減輕機器人運動部件質量、提高動作準確性、實現節能等都具有重要意義。
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