Robot manipulateur Thermal Design

    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 machinerie, d'électronique, de logiciel 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 réfléchi, il consommera souvent beaucoup de ressources humaines et matérielles, et entraînera parfois tout l'organisme. 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 commande d'entraînement doivent être intégrés sur le corps du manipulateur de développement, et chaque module de commande d'entraînement commande 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 degrés. Lorsque la température dépasse 85 degrés, le module de commande d'entraînement cesse de fonctionner. La recommandation officielle est que TS inférieur ou égal à 80 degrés. Ce manipulateur est appliqué aux produits robotiques médicaux. La température maximale de l'environnement de travail du robot est de 25 degrés, ce qui a des exigences strictes en matière de température de la coque. Sept moteurs fonctionnent en même temps : 10 s inférieur ou égal à t inférieur ou égal à 1 min, et la température maximale doit être inférieure ou égale à 51 degrés.

Analyses 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 via un tampon thermique . Selon le calcul précédent, un refroidissement par air forcé est nécessaire 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 le dissipateur de chaleur plus le ventilateur à flux axial plus la coque de bras mécanique sont conçus pour le conduit d'air; Le chemin de conduction thermique de cette conception est le suivant : module de commande du variateur → coussin thermique → dissipateur thermique → air dans la cavité (convection forcée) → coque de la cavité → air à l'extérieur de la cavité (convection naturelle plus 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 entraîne de mauvaises performances thermiques.

2. Les sept modules d'entraînement sont directement fixés à la coque du manipulateur, ajoutent une conception d'ailettes 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 une température de coque plus élevée est sur le côté droit, la coque supérieure max=44.9 degré, min=42.35 degré et l'aluminium substrat de la carte de commande d'entraînement max=47.6 degré, qui répond aux exigences de conception.

Grâce à l'analyse de conception thermique, les ingénieurs peuvent avoir une meilleure compréhension de la façon dont la conception thermique est intégrée dans 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 peut rapidement détecter les défauts de conception et optimiser l'orientation de la conception.