로봇 매니퓰레이터의 구동 제어 모듈의 열 설계

로봇은 비정형 환경에서 위험하고 복잡한 노동에 종사하는 인간을 대신할 수 있는 자동 기계입니다. 그것은 기계, 전자, 소프트웨어 및 인식의 복합체입니다. 소비재와는 다릅니다. 많은 로봇 부품이 있습니다. 사전 계획을 충분히 고려하지 않으면 많은 인적, 물적 자원을 소비하고 때로는 전신을 이끌 것입니다. 따라서 초기 개발 과정에서 위험을 방지하고 교정 횟수를 줄이며 개발 주기를 단축하기 위해 기계적 설계, 열 설계 및 유체 해석과 같은 신뢰성 방법을 사용해야 합니다.

방열 요구 사항:

범례와 같이 구조와 부피의 한계로 인해 7개의 구동 제어 모듈을 개발 매니퓰레이터 본체에 통합해야 하며, 각 구동 제어 모듈은 모터를 제어합니다. 구동 제어 모듈은 알루미늄 기판으로 열 발산 기능이 우수한 금속 기반 동박 적층판입니다. 구동 제어 모듈의 알루미늄 기판(TS)의 온도 저항은 85℃입니다. 온도가 85℃를 초과하면 드라이브 제어 모듈이 작동을 멈춥니다. 공식 권장 사항은 TS ≤ 80℃입니다. 이 매니퓰레이터는 의료 로봇 제품에 적용됩니다. 로봇 작업 환경의 최대 온도는 25℃로 쉘 온도에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다. 7개의 모터가 동시에 작동합니다: 10s ≤ t ≤ 1min, 최대 온도는 ≤ 51℃여야 합니다.

사전 단계 분석:

구동 제어 모듈은 알루미늄 기판이므로 구동 제어 모듈은 열 패드를 통해 구조물에 열을 전달해야 합니다. 이전 계산에 따르면 전체 방열 요구 사항을 보장하기 위해 제한된 공간에서 강제 공기 냉각이 필요합니다. 방열 계획에는 두 가지 방법이 있습니다.

1. 7개의 드라이브 모듈이 방열판에 붙여지고 방열판 + 축류 팬 + 기계식 암 쉘이 공기 덕트용으로 설계되었습니다. 이 설계의 열 전도 경로는 다음과 같습니다. 제어 모듈 → 열 패드 → 방열판 → 캐비티 안의 공기(강제 대류) → 캐비티 쉘 → 캐비티 외부의 공기(자연 대류 + 열 복사). 그러나 이 설계에서 캐비티의 공기는 외부 공기와 직접 연결될 수 없으며 중간에 열 저항이 커서 열 성능이 좋지 않습니다.

2. 7개의 드라이브 모듈은 매니퓰레이터의 쉘에 직접 부착되고, 매니퓰레이터의 쉘에 핀 디자인을 추가하고, 축류 팬은 매니퓰레이터의 쉘 외부에 설치되며, 에어 덕트 설계를 위한 커버 플레이트가 추가됩니다.

열 시뮬레이션:

스마트 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 모듈을 단순화하고 열 시뮬레이션 분석 데이터를 진행합니다.

셸의 열 시뮬레이션 온도 구름 다이어그램에 따르면 셸 온도가 더 높은 위치는 오른쪽, 위쪽 셸 최대=44.9 ℃, 최소=42.35 ℃, 구동 제어 보드의 알루미늄 기판 최대=47.6 ℃입니다. , 설계 요구 사항을 충족하는

열 설계 해석을 통해 엔지니어는 설계 초기 단계에서 열 설계가 구조 설계에 통합되는 방식을 더 깊이 이해할 수 있으며, 이 아이디어는 구조 설계를 안내하는 후속 설계 프로세스에서 참조로 사용할 수 있습니다. 동시에 열 시뮬레이션을 통해 설계의 결함을 신속하게 찾아내고 설계 방향을 최적화할 수 있습니다.