Rúrka tyče z uhlíkových vlákien

Prostredníctvom dizajnu je možné optimalizovať pomer výkonu a hmotnosti robotického ramena. Výber ľahkých výrobných materiálov je tiež dôležitým spôsobom, ako dosiahnuť ľahké robotické ramená. Hustota kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien je len tretinová v porovnaní s oceľou a je asi o 30 % ľahšia ako hliníková zliatina, čo znamená, že robotické rameno spotrebuje počas prevádzky menej energie a beží ľahšie a rýchlejšie. Aj keď sa pomer spotreby energie len trochu zníži, alebo sa trochu zlepší efektivita výroby, efekt, ktorý prinesie dlhodobá a dávková práca, je obrovský.

Základná hmotnosť, ktorú musí rameno robota uniesť, zahŕňa hmotnosť samotného ramena plus maximálnu hmotnosť uchopovaného obrobku. Pomer pevnosti a modulový pomer kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien je oveľa vyšší ako u ocele. Pevnosť v ťahu je vo všeobecnosti vyššia ako 3500 MPa, čo je 7-9-násobok pevnosti ocele. Táto vysoká nosnosť poskytuje technickú podporu pre diverzifikovaný vývoj robotov.

Znížením vlastnej hmotnosti a spotreby energie sa pracovný cyklus exponenciálne predlžuje. Pracovný výkon je stabilný v drsných klimatických podmienkach, ako sú silné mrazy a vysoké teploty, a dokáže presne a rýchlo dokončiť pokyny. To je tiež dôležitý dôvod, prečo sú kompozitné materiály z uhlíkových vlákien preferované pri konštrukcii robotov v mnohých špecifických pracovných prostrediach.

Aby sme plne zohrali odolnosť proti únave kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien, mali by sme začať od najzákladnejšieho návrhu a výroby, pretože skutočná odolnosť proti únave robotických ramien z kompozitných uhlíkových vlákien často podlieha dizajnu uhla smeru vrstvy kompozitného materiálu a smer zaťaženia. Preto pri použití kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien na výrobu ramien robota je potrebné navrhnúť špeciálny plán výroby pre zaťaženie a skutočné pracovné podmienky, ktoré znáša rameno robota.