早前，英國謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)制造研究中心(AMRC)推出了世界上較早的可重構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料機(jī)器人機(jī)床。該碳纖維復(fù)合材料機(jī)器人項(xiàng)目是AMRC“未來飛行器工廠”項(xiàng)目的一部分，也是由英國政府航空技術(shù)研究所支持，并聯(lián)合了空客、并聯(lián)運(yùn)動機(jī)器人系統(tǒng)制造商共同開發(fā)的一個新型輕量化和模塊化版本。

相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“這種用碳纖維復(fù)合材料制造的模塊化結(jié)構(gòu)可以由2個人輕松地拆卸和移動，使用復(fù)合材料還意味著工廠溫度變化對機(jī)器人執(zhí)行器精度的影響比全金屬要少得多。”這也代表了工業(yè)機(jī)器人與新材料領(lǐng)域融合所達(dá)到的新高度，目前國內(nèi)外的工業(yè)機(jī)器人制造中，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用趨勢愈發(fā)明顯。

據(jù)介紹，雖然機(jī)械手臂的軸數(shù)和形態(tài)各不相同，但都是接受指令，然后精準(zhǔn)定位到某一點(diǎn)進(jìn)行操作的。要求機(jī)械手臂在工作中要在承受自重和抓取工件最大重量的情況下將工件準(zhǔn)確無誤地放置在固定位置上，碳纖維機(jī)械手臂的應(yīng)用也就應(yīng)運(yùn)而生。

機(jī)械手臂從啟動到制動的運(yùn)動速度對其工作的平穩(wěn)性有直接影響，手臂的自重越輕，運(yùn)動的慣性越小，運(yùn)轉(zhuǎn)起來就越輕快平穩(wěn)，較終終的位置精度也就越高。碳纖維的密度只有1.75g/cm3，以某單位定制碳纖維機(jī)械臂產(chǎn)品為例，該款碳纖維機(jī)械臂總長930mm，寬150mm，壁厚5mm，除去兩端金屬軸之外，整只機(jī)械臂的總重量僅3kg，這種輕量化效果對工業(yè)機(jī)器人的操作精度具有明顯的改善。

手臂的剛性直接影響到抓取工件時動作的平穩(wěn)性、運(yùn)動的速度和定位的精度。材料自身的剛性不夠就會引起手臂在垂直平面內(nèi)的彎曲變形或是水平面內(nèi)側(cè)向的扭轉(zhuǎn)變形，手臂就會隨之產(chǎn)生振動，甚至是造成工件卡死。碳纖維復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度約為1400MPa，是鋼材的數(shù)倍，在彈性模量和承載能力方面都比傳統(tǒng)的金屬材料更具優(yōu)勢，對高強(qiáng)度的操作頻率有適應(yīng)能力。

在國內(nèi)機(jī)器人應(yīng)用中，碳纖維機(jī)械手臂不僅僅是在航空航天或者工業(yè)制造領(lǐng)域有應(yīng)用，在常見的中小型機(jī)器人中出現(xiàn)頻率也越來越高，這也說明國內(nèi)機(jī)械臂技術(shù)正在不斷成熟，應(yīng)用方向正在不斷擴(kuò)大，相信隨著與新材料技術(shù)的融合，碳纖維機(jī)械臂可以為人們發(fā)揮更多的作用。