[发明专利]一种新的机器人碳纤维臂杆设计制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及机器人的机械臂领域，特别涉及一种适合空间机器人碳纤维臂杆设计制造方法。

背景技术：

近几十年来，机器人技术在各类科研领域方面得到了的广泛应用，开发和利用机器人成为各国高科技和军事发展的焦点，机械臂作为机器人技术作为机器人技术的重要一环得到了越来越多的关注。目前机械臂已经可用于生产、加工、装配、维护和修理工作等等。在未来，随着机器人的研究和应用，尤其是特种机器人的的研究将会变得更加广泛和深入，臂杆作为机器人的重要组成部分，在军事、民用和工业领域有广泛的应用前景。

随着机器人技术的发展，要求臂杆所选用的材料使用量少、质量轻、成本低，同时要求其承载能力大、精度高、空间适应性好，为此在臂杆制造方面对尺寸及形位精度提出了更高的要求。为了解决上述问题，先进复合材料的，特别是碳纤维增强复合材料----以其轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀、热力学性能优良、热膨胀系数微小、具备可设计性等特点得到了广泛关注。在复合材料的实际工程应用中，不可避免的出现复合材料构件与金属等材质的零部件相连接的情况，且连接部位往往是整体结构的薄弱环节，据有关资料介绍，在复合材料结构件中有一半以上的破坏都发生在连接部位。现有的机器人碳纤维臂杆存在的主要缺陷是：

1）碳纤维臂杆的力学性能不高。

2）钛合金接口件同碳纤维杆连接不牢固。

3）机器人碳纤维臂杆精度不够。

4）机器人碳纤维臂杆走线固定方式不好。

5）对等电位设计较少。

本发明针对上述缺陷，对碳纤维杆及钛合金接口件进行了设计制造，还包括碳纤维杆与钛合金接口件的连接工艺、碳纤维杆走线、等电位等的设计。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有碳纤维臂杆设计制造方法的不足，提出一种新型的碳纤维臂杆设计制造方法。

本发明的采用如下技术方案：

一种新型的碳纤维臂杆设计制造方法，包括碳纤维臂杆、钛合金接口件，其中，钛合金接口件用于连接碳纤维臂杆。

本发明中，所述的碳纤维臂杆包含内部走线方案，钛合金接口件同臂杆的连接方式采用采用胶接及机螺钉连接相结合的混合连接方法。一种新型的碳纤维臂杆设计制造方法，包括以下步骤：

1：根据任务要求对碳纤维杆的力学性能及走线要求，对碳纤维杆进行设计。：

1-1.碳纤维臂杆结构设计。

1-2.纤维与基体选择。

1-3.纤维体含量控制。

1-4.纤维铺层形式的优化设计。

2：钛合金接口件的设计。

3：设计钛合金接口件与碳纤维臂杆的连接方式及条件设计。

3-1.确保实施环境、连接工装满足要求。

3-2.胶接连接。

3-3.螺钉连接。

3-4．等电位导线连接。

4：进一步加工碳纤维臂杆，达到尺寸及形位公差要求。

本发明的优点有：

1）碳纤维杆与钛合金接口件组成，具备了质量轻，精度高，结构强度、刚度等力学性能优越，温度变化对结构影响小等特点。

2）提出了两种内部走线方案：

方案一：具备易于加工实现，可在满足臂杆各项性能的前提下实现对各类线簇的固定。

方案二：避免了对碳纤维杆的进一步加工，在有效的固定内部走线的同时，加强了臂杆的强度。

3）碳纤维杆与钛合金接口件的连接方式采用胶接连接与螺钉连接的混合连接方法，强化了连接效果，有效保证了碳纤维臂杆结构的安全可靠性。

4）对碳纤维臂杆进行了等电位设计，且等电位值为几十毫欧。

附图说明：

图1是本发明提出的碳纤维臂杆结构示意图。

图2是本发明提出的碳纤维臂杆结构示意剖面图。

图3是本发明提出的第一种碳纤维杆走线设计方案图。

图4是本发明提出的第二种碳纤维杆走线设计方案图。

图5是本发明提出的针对第一种走线方案的碳纤维臂杆设计图。

图6是本发明提出的钛合金接口件1设计图。

图7是本发明提出的钛合金接口件2设计图。

图8是本发明提出的碳纤维臂杆的总装图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行进一步说明：