Progettazione termica del modulo di controllo dell'azionamento del manipolatore robot

Il robot è una macchina automatica che può sostituire gli esseri umani per impegnarsi in lavori pericolosi e complessi in un ambiente non strutturato. È un complesso di macchinari, elettronica, software e percezione. È diverso dai prodotti di consumo. Ci sono molte parti del robot. Se lo schema preliminare non viene considerato completamente, spesso consumerà molte risorse umane e materiali e talvolta guiderà l'intero corpo. Pertanto, nel processo di sviluppo iniziale, è necessario utilizzare metodi di affidabilità come la progettazione meccanica, la progettazione termica e l'analisi dei fluidi per evitare rischi, ridurre il numero di prove e abbreviare il ciclo di sviluppo.

Requisiti di dissipazione del calore:

Come mostrato nella legenda, a causa della limitazione della struttura e del volume, è necessario integrare 7 moduli di controllo dell'azionamento nel corpo del manipolatore di sviluppo e ciascun modulo di controllo dell'azionamento controlla un motore. Il modulo di controllo dell'azionamento è un substrato di alluminio, che è un laminato rivestito di rame a base di metallo con una buona funzione di dissipazione del calore; La resistenza alla temperatura del substrato di alluminio (TS) del modulo di controllo del convertitore è di 85 . Quando la temperatura supera 85 ℃, il modulo di controllo del convertitore smette di funzionare. La raccomandazione ufficiale è che TS ≤ 80 ℃. Questo manipolatore viene applicato ai prodotti robotici medici. La temperatura massima dell'ambiente di lavoro del robot è di 25 , che ha requisiti rigorosi sulla temperatura del guscio. Sette motori funzionano contemporaneamente: 10s ≤ t ≤ 1min e la temperatura massima deve essere ≤ 51 ℃.

Analisi pre-fase:

Il modulo di controllo dell'azionamento è un substrato di alluminio, quindi il modulo di controllo dell'azionamento deve trasferire il calore alla struttura attraverso un pad termico. Secondo il calcolo precedente, il raffreddamento ad aria forzata è richiesto nello spazio limitato per garantire i requisiti complessivi di dissipazione del calore; Esistono due modi per pianificare la dissipazione del calore:

1.Sette moduli di azionamento sono incollati su un dissipatore di calore e l'involucro del braccio meccanico del dissipatore di calore + ventola a flusso assiale + è progettato per il condotto dell'aria; il percorso di conduzione termica di questo design è il seguente: azionamento modulo di controllo → pad termico → dissipatore di calore → aria nell'intercapedine (convezione forzata) → involucro dell'intercapedine → aria all'esterno dell'intercapedine (convezione naturale + irraggiamento termico). Tuttavia, in questo design, l'aria nella cavità non può essere collegata direttamente con l'aria esterna e c'è una grande resistenza termica nel mezzo, portando a cattive prestazioni termiche.

2. I sette moduli di azionamento sono collegati direttamente al guscio del manipolatore, aggiungono un design alettato al guscio del manipolatore, la ventola assiale è installata all'esterno del guscio del manipolatore e viene aggiunta una piastra di copertura per il design del condotto dell'aria.

Simulazione termica:

Utilizzo di un software di simulazione intelligente per semplificare il modulo e procedere con l'analisi di simulazione termica dei dati.

Secondo il diagramma della nuvola di temperatura della simulazione termica del guscio, la posizione con la temperatura del guscio più alta è sul lato destro, il guscio superiore max=44,9 , min=42,35 e il substrato di alluminio della scheda di controllo dell'unità max=47,6 , che soddisfa i requisiti di progettazione

Attraverso l'analisi della progettazione termica, gli ingegneri possono avere una comprensione più profonda di come la progettazione termica è integrata nella progettazione strutturale nella fase iniziale della progettazione e questa idea può essere utilizzata come riferimento nel successivo processo di progettazione per guidare la progettazione strutturale. Allo stesso tempo, la simulazione termica può trovare rapidamente le carenze nella progettazione e ottimizzare la direzione della progettazione.