로봇 매니퓰레이터 열 설계

로봇은 비구조화된 환경에서 위험하고 복잡한 노동을 수행하기 위해 인간을 대체할 수 있는 자동 기계이다. 이는 기계, 전자, 소프트웨어 및 인식의 복합체입니다. 일반 소비자 제품과는 다릅니다. 로봇 부품이 많이 있습니다. 사전계획을 충분히 고려하지 않으면 인적, 물적 자원이 많이 소모되고 때로는 전체를 주도하게 된다. 따라서 초기 개발 과정에서는 위험을 방지하고 교정 횟수를 줄여 개발 주기를 단축하기 위해 기계 설계, 열 설계, 유체 분석 등의 신뢰성 방법을 사용해야 합니다.

열 방출 요구 사항:

범례에서 볼 수 있듯이 구조 및 부피의 제한으로 인해 개발용 매니퓰레이터 본체에는 7개의 구동 제어 모듈이 통합되어야 하며 각 구동 제어 모듈은 모터를 제어합니다. 드라이브 제어 모듈은 우수한 방열 기능을 갖춘 금속 기반 구리 피복 적층판인 알루미늄 기판입니다. 구동 제어 모듈의 알루미늄 기판(TS)의 온도 저항은 85도입니다. 온도가 85도를 초과하면 드라이브 제어 모듈이 작동을 멈춥니다. 공식적인 권장 사항은 TS가 80도 이하입니다. 의료로봇 제품에 적용되는 매니퓰레이터입니다. 로봇 작업 환경의 최대 온도는 25도이며 이는 쉘 온도에 대한 엄격한 요구 사항을 갖습니다. 7개의 모터가 동시에 작동합니다: 10초 t 이하 1분 이하, 최대 온도는 51도 이하이어야 합니다.

사전 단계 분석:

구동 제어 모듈은 알루미늄 기판이므로 구동 제어 모듈은 열 패드를 통해 구조물에 열을 전달해야 합니다. 이전 계산에 따르면 전체 열 방출 요구 사항을 보장하려면 제한된 공간에서 강제 공기 냉각이 필요합니다. 열 방출을 계획하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. 7개의 드라이브 모듈이 방열판에 붙여져 있으며 방열판과 축류 팬, 기계 암 쉘이 공기 덕트용으로 설계되었습니다. 이 설계의 열 전도 경로는 드라이브 제어 모듈 → 열 패드 → 방열판 → 캐비티 내 공기(강제 대류) → 캐비티 쉘 → 캐비티 외부 공기(자연 대류 + 열 복사)입니다. 그러나 이 설계에서는 캐비티 내부의 공기가 외부 공기와 직접적으로 연결될 수 없고, 중간에 열저항이 커서 열성능이 좋지 않게 된다.

2. 7개의 구동 모듈이 매니퓰레이터 쉘에 직접 부착되고, 매니퓰레이터 쉘에 핀 디자인을 추가하고, 축류 팬이 매니퓰레이터 쉘 외부에 설치되고, 공기 덕트 설계를 위해 커버 플레이트가 추가됩니다.

열 시뮬레이션:

스마트 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 모듈을 단순화하고 데이터에 대한 열 시뮬레이션 분석을 진행합니다.

쉘의 열 시뮬레이션 온도 구름 다이어그램에 따르면 쉘 온도가 더 높은 위치는 오른쪽에 있고 상부 쉘은 최대=44.9도, 최소=42.35도, 알루미늄은 드라이브 제어 보드의 기판 최대=47.6도는 설계 요구 사항을 충족합니다.