Thermal Design 로봇 매니퓰레이터

    로봇은 구조화되지 않은 환경에서 위험하고 복잡한 노동에 종사하기 위해 인간을 대신할 수 있는 자동 기계입니다. 그것은 기계, 전자, 소프트웨어 및 인식의 복합체입니다. 일반 소비자 제품과 다릅니다. 많은 로봇 부품이 있습니다. 예비 계획이 충분히 고려되지 않으면 종종 많은 인적 자원과 물적 자원을 소비하고 때로는 전신을 이끌 것입니다. 따라서 초기 개발 과정에서 기계적 설계, 열 설계 및 유체 해석과 같은 신뢰성 있는 방법을 사용하여 위험을 피하고 교정 횟수를 줄이고 개발 주기를 단축해야 합니다.

방열 요구 사항:

범례에서 볼 수 있듯이 구조 및 부피의 한계로 인해 7개의 구동 제어 모듈이 개발 매니퓰레이터 본체에 통합되어야 하며 각 구동 제어 모듈은 모터를 제어합니다. 구동 제어 모듈은 방열 기능이 우수한 금속 기반 동박 적층판인 알루미늄 기판입니다. 구동 제어 모듈의 알루미늄 기판(TS)의 온도 저항은 85도입니다. 온도가 85도를 초과하면 드라이브 제어 모듈이 작동을 멈춥니다. 공식 권장 사항은 TS가 80도 이하입니다. 의료용 로봇 제품에 적용되는 매니퓰레이터입니다. 로봇 작업 환경의 최대 온도는 25도이며 쉘 온도에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다. 7개의 모터가 동시에 작동합니다: 10초 이하 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 방열 요구 사항을 보장하기 위해 제한된 공간에서 강제 공기 냉각이 필요합니다. 방열을 계획하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. 7개의 드라이브 모듈이 방열판에 붙여져 있고 방열판과 축류 팬과 기계식 암 쉘이 에어 덕트용으로 설계되었습니다. 이 디자인의 열전도 경로는 드라이브 제어 모듈 → 열 패드 → 방열판 → 캐비티 내 공기(강제 대류) → 캐비티 쉘 → 캐비티 외부 공기(자연 대류 + 열복사)입니다. 그러나 이 설계에서는 캐비티의 공기가 외부 공기와 직접 연결될 수 없으며 중간에 큰 열 저항이 있어 열 성능이 좋지 않습니다.

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

열 시뮬레이션:

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

쉘의 열 시뮬레이션 온도 클라우드 다이어그램에 따르면 쉘 온도가 더 높은 위치는 오른쪽, 상단 쉘 최대=44.9도, 최소=42.35도 및 알루미늄 설계 요구 사항을 충족하는 드라이브 제어 보드 최대=47.6 도의 기판.

열 설계 분석을 통해 엔지니어는 설계 초기 단계에서 열 설계가 구조 설계에 어떻게 통합되는지 더 깊이 이해할 수 있으며, 이 아이디어는 구조 설계를 안내하는 후속 설계 프로세스에서 참조로 사용될 수 있습니다. 동시에 열 시뮬레이션을 통해 설계의 결함을 빠르게 찾고 설계 방향을 최적화할 수 있습니다.