Tepelný návrh modulu řízení pohonu robotického manipulátoru

Robot je automatický stroj, který může nahradit lidské bytosti, aby se zapojily do nebezpečné a složité práce v nestrukturovaném prostředí. Je to komplex strojů, elektroniky, softwaru a vnímání. Liší se od spotřebního zboží. Existuje mnoho částí robota. Pokud není předběžná schéma plně zvážena, často spotřebuje mnoho lidských a materiálních zdrojů a někdy povede celé tělo. Proto je v raném vývojovém procesu nutné použít metody spolehlivosti, jako je mechanický návrh, tepelný návrh a analýza tekutin, aby se předešlo rizikům, snížil se počet nátisků a zkrátil se vývojový cyklus.

Požadavek na odvod tepla:

Jak je znázorněno v legendě, kvůli omezení struktury a objemu je potřeba integrovat 7 modulů řízení pohonu do těla vývojového manipulátoru a každý modul řízení pohonu řídí motor. Řídicí modul pohonu je hliníkový substrát, což je laminát potažený mědí na bázi kovu s dobrou funkcí odvodu tepla; Teplotní odolnost hliníkového substrátu (TS) řídicího modulu pohonu je 85 ℃. Když teplota překročí 85 ℃, řídicí modul pohonu přestane fungovat. Oficiální doporučení je, že TS ≤ 80 ℃. Tento manipulátor se používá u produktů lékařských robotů. Maximální teplota pracovního prostředí robota je 25 ℃, což má přísné požadavky na teplotu pláště. Sedm motorů pracuje současně: 10 s ≤ t ≤ 1 min a maximální teplota musí být ≤ 51 ℃.

Předfázové analýzy:

Řídicí modul měniče je hliníkový substrát, takže řídicí modul měniče potřebuje přenášet teplo do konstrukce přes tepelnou podložku. Podle předchozího výpočtu je v omezeném prostoru nutné nucené chlazení vzduchem pro zajištění celkových požadavků na odvod tepla; Existují dva způsoby, jak naplánovat odvod tepla:

1.Sedm modulů měniče je nalepeno na chladič a plášť chladiče + axiálního ventilátoru + mechanického ramene je navržen pro vzduchové potrubí; Dráha vedení tepla u tohoto provedení je následující: pohon řídicí modul → tepelná podložka → chladič → vzduch v dutině (nucená konvekce) → plášť dutiny → vzduch mimo dutinu (přirozená konvekce + tepelné záření). V tomto provedení však vzduch v dutině nemůže být přímo spojen s venkovním vzduchem a uprostřed je velký tepelný odpor, což vede ke špatnému tepelnému výkonu.

2. Sedm modulů pohonu je přímo připevněno k plášti manipulátoru, doplňuje plášť manipulátoru o ploutvový design, axiální ventilátor je instalován mimo plášť manipulátoru a je přidána krycí deska pro návrh vzduchového potrubí.

Tepelná simulace:

Použití inteligentního simulačního softwaru pro zjednodušení modulu a provedení tepelné simulační analýzy dat.

Podle diagramu tepelné simulace teplotního mraku pláště je poloha s vyšší teplotou pláště na pravé straně, horní plášť max=44,9 ℃, min=42,35 ℃ a hliníkový substrát řídicí desky pohonu max=47,6 ℃ , který splňuje požadavky na design

Prostřednictvím analýzy tepelného návrhu mohou inženýři hlouběji porozumět tomu, jak je tepelný návrh integrován do konstrukčního návrhu v rané fázi návrhu, a tuto myšlenku lze použít jako referenci v následném procesu navrhování jako vodítko pro konstrukční návrh. Termální simulace zároveň dokáže rychle najít nedostatky v návrhu a optimalizovat směr návrhu.