一年一度的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)順利閉幕，此次盛會(huì)共設(shè)八個(gè)展區(qū)，其中“工業(yè)機(jī)器人展”匯集了國(guó)內(nèi)外最新最前沿的機(jī)器人技術(shù)，成為整個(gè)博覽會(huì)人氣最旺、市場(chǎng)轉(zhuǎn)化率最高的展區(qū)。從目前的情況上看，隨著人工費(fèi)上漲及人手不足問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，各生產(chǎn)行業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求也將日益增多，工業(yè)機(jī)器人將成為工廠自動(dòng)化越來(lái)越重要的一部分。

機(jī)械手臂是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)化機(jī)械裝置，盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即通過(guò)接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。機(jī)械手臂一般有伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降這三種運(yùn)動(dòng)，其中旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)是由橫臂和產(chǎn)柱去完成的，手臂的基本作用則是將手爪移動(dòng)到所需位置以及承受抓取工件的最大重量和手臂自身的重量等。此外，管路、冷卻裝置、行程定位裝置和自動(dòng)檢測(cè)裝置等，一般也都裝在手臂上。因此，手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、承載能力和動(dòng)作精度都會(huì)直接影響整個(gè)機(jī)械的工作性能。

合金鋼、經(jīng)過(guò)熱處理的優(yōu)質(zhì)鋼、鋁合金等輕型合金都是制作機(jī)械手臂的原材料，但是從此次工業(yè)博覽會(huì)的展出情況看，以碳纖維復(fù)合材料為原材料的機(jī)械手臂將成為未來(lái)幾年機(jī)械臂生產(chǎn)的一大趨勢(shì)。如：有一款機(jī)械手臂長(zhǎng)930mm，寬150mm，壁厚５mm，總重量卻只有3千克。據(jù)悉，雖然碳纖維機(jī)械臂在成型工藝上存在一定難度，不過(guò)，從比重、強(qiáng)度、蠕變性及成本價(jià)格等多方面因素綜合比較，碳纖維機(jī)械臂取代傳統(tǒng)金屬材質(zhì)機(jī)械臂的風(fēng)頭正健。

作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)性部件，機(jī)械手臂一般要完成各類已定或?qū)⒍ǖ倪\(yùn)動(dòng)，材質(zhì)的選擇決定了機(jī)械手臂的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能。首先，輕型材料是制作機(jī)械臂的良好選擇。因?yàn)闄C(jī)械手臂的自重不僅影響它的運(yùn)動(dòng)便捷性，還直接影響到驅(qū)使運(yùn)動(dòng)的能源消耗量。機(jī)械手臂是運(yùn)動(dòng)的，需要有良好的受控性，因此不能過(guò)笨重，重量越輕轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小。從這個(gè)角度上說(shuō)，鋼類材料最重，比鋁合金要重60%以上，高強(qiáng)度鋼達(dá)到7.8g/cm3，鋁也有2.7g/cm3，碳纖維比重最小，只有1.75g/cm3，因而碳纖維制成的機(jī)械臂是目前所有材質(zhì)中最輕的，能使機(jī)械臂操作更加靈便準(zhǔn)確。

其次，機(jī)械手臂在承受載荷時(shí)，不能有斷裂和應(yīng)變，也就是說(shuō)用來(lái)制作機(jī)械手臂的材料要有足夠的強(qiáng)度，必須選擇“高強(qiáng)度的材料”。從絕對(duì)性能看，鋁比不上鋼，就算是很好的鋁，從模量、強(qiáng)度和韌性上看，絕對(duì)性能仍舊比不上鋼，鋁合金的重量介于碳纖維和碳鋼之間，強(qiáng)度次于碳纖維，高于碳鋼，但韌性較低，缺乏彈性。碳纖維的特點(diǎn)不僅是質(zhì)輕，強(qiáng)度更高。目前碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度約為1400MPa，而鋼呢？一般的鋼不過(guò)是600MPa，在比強(qiáng)度上碳纖維要比鋼高出許多。

再者，機(jī)械臂的工作環(huán)境對(duì)材質(zhì)也提出了相應(yīng)的要求，比如一定的溫差中，金屬會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的蠕變情況，這種蠕變看似微乎其微，但是對(duì)機(jī)械臂操作精準(zhǔn)的影響還是比較明顯的。碳纖維不同于一般的鋼和鋁合金，在零下幾十度到200℃之間都能保持最小的蠕變性，因此可以適用于不同的工作環(huán)境中。

另外，從經(jīng)濟(jì)的角度方面來(lái)取舍的話，看似碳纖維原材料比鋁合金要貴很多，但是在具體應(yīng)用中，從原材料到成型，這其中的加工成本所占的成本比例更大。根據(jù)近期市場(chǎng)的反映，同樣型號(hào)的鋁合金機(jī)械臂與碳纖維機(jī)械臂的成本價(jià)格所差無(wú)幾，因此，在性價(jià)比綜合因素上看，碳纖維材質(zhì)的機(jī)械臂將有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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