Conception thermique du module de commande d'entraînement du robot manipulateur

Le robot est une machine automatique qui peut remplacer les êtres humains pour s'engager dans un travail dangereux et complexe dans un environnement non structuré. C'est un complexe de machines, d'électronique, de logiciels et de perception. C'est différent des produits de consommation. Il existe de nombreuses pièces de robot. Si le schéma préliminaire n'est pas pleinement considéré, il consommera souvent beaucoup de ressources humaines et matérielles, et entraînera parfois l'ensemble du corps. Par conséquent, au début du processus de développement, il est nécessaire d'utiliser des méthodes de fiabilité telles que la conception mécanique, la conception thermique et l'analyse des fluides pour éviter les risques, réduire le nombre d'épreuves et raccourcir le cycle de développement.

Exigence de dissipation thermique :

Comme indiqué dans la légende, en raison de la limitation de la structure et du volume, 7 modules de contrôle d'entraînement doivent être intégrés sur le corps du manipulateur de développement, et chaque module de contrôle d'entraînement contrôle un moteur. Le module de commande d'entraînement est un substrat en aluminium, qui est un stratifié plaqué de cuivre à base de métal avec une bonne fonction de dissipation thermique ; La résistance à la température du substrat en aluminium (TS) du module de commande d'entraînement est de 85 ℃. Lorsque la température dépasse 85 ℃, le module de commande du variateur cesse de fonctionner. La recommandation officielle est que TS 80 ℃. Ce manipulateur est appliqué aux produits de robot médical. La température maximale de l'environnement de travail du robot est de 25 , ce qui impose des exigences strictes en matière de température de la coque. Sept moteurs fonctionnent en même temps : 10s t ≤ 1min, et la température maximale doit être ≤ 51 ℃.

Analyses de pré-phase :

Le module de commande d'entraînement est un substrat en aluminium, de sorte que le module de commande d'entraînement doit transférer la chaleur à la structure à travers un tampon thermique. Selon le calcul précédent, un refroidissement par air forcé est requis dans l'espace limité pour assurer les exigences globales de dissipation thermique ; Il existe deux manières de planifier la dissipation thermique :

1.Sept modules d'entraînement sont collés sur un dissipateur de chaleur, et la coque de bras mécanique du dissipateur de chaleur + ventilateur à flux axial + est conçue pour le conduit d'air ; le chemin de conduction thermique de cette conception est le suivant : entraînement module de commande → coussin thermique → dissipateur thermique → air dans la cavité (convection forcée) → coque de la cavité → air à l'extérieur de la cavité (convection naturelle + rayonnement thermique). Cependant, dans cette conception, l'air dans la cavité ne peut pas être directement connecté à l'air extérieur, et il y a une grande résistance thermique au milieu, ce qui conduit à de mauvaises performances thermiques.

2. Les sept modules d'entraînement sont directement attachés à la coque du manipulateur, ajoutent une conception d'ailette à la coque du manipulateur, le ventilateur axial est installé à l'extérieur de la coque du manipulateur et une plaque de recouvrement est ajoutée pour la conception des conduits d'air.

Simulation thermique :

Utilisation d'un logiciel de simulation intelligent pour simplifier le module et procéder à l'analyse de simulation thermique des données.

Selon le diagramme de nuage de température de simulation thermique de la coque, la position avec la température de coque la plus élevée est sur le côté droit, la coque supérieure max=44,9 , min=42,35 et le substrat en aluminium de la carte de commande du lecteur max=47,6 , qui répond aux exigences de conception

Grâce à l'analyse de conception thermique, les ingénieurs peuvent mieux comprendre comment la conception thermique est intégrée à la conception structurelle au début de la conception, et cette idée peut être utilisée comme référence dans le processus de conception ultérieur pour guider la conception structurelle. Dans le même temps, la simulation thermique permet de détecter rapidement les lacunes de la conception et d'optimiser la direction de la conception.