工业机器人线缆服役可靠性加速测试方法研究

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柔性线缆在智能制造领域中发挥着重要作用。但是,在智能制造设备(例如工业机器人)长期的工作过程中,必然会产生柔性线缆的磨损,出现潜在的安全隐患。其中,柔性线缆的摩擦磨损是造成线缆电气击穿和绝缘老化的主要因素,摩擦磨损的存在会大大降低机器人的可靠性和安全性。在这方面,除了长时间摩擦运动外,温度、摩擦速度、接触压力等都是影响柔性线缆摩擦磨损服役可靠性的决定性因素。因此有必要研究在这些条件下的柔性线缆摩擦磨损行为。鉴于此,本文以工业机器人中常用的聚合物柔性线缆作为研究对象,通过设计搭建工业机器人聚合物柔性线缆摩擦磨损服役可靠性实验装置,对工业机器人柔性线缆摩擦磨损特性的影响规律进行研究。论文的主要工作内容如下:首先,围绕工业机器人线缆摩擦磨损影响线缆服役可靠性的问题,开展相关背景调研。当下对于线缆的研究更多的集中在以钢索为主体的刚性线缆的研究上,对于柔性线缆摩擦磨损的研究十分稀少。因此本文针对柔性线缆摩擦磨损服役可靠性的研究,具有极大地前瞻性和创新性。其次,针对不同影响因素设计相应的加速测试实验,确定实验要素。基于实验要素进行实验装置的设计。以PLC为控制核心,HIM为人机交互界面,通过设计特殊的传感器安装构件直接测量获得所需实验数据,保证实验的可靠性和科学性。其中,实验装置主要包括其电气部分、机械部分、软件控制部分以及数据采集系统。基于该实验装置进行了工业机器人柔性线缆摩擦磨损服役可靠性实验研究。最后,基于摩擦速度、环境温度和接触压力对柔性线缆摩擦磨损服役可靠性影响的研究讨论,结合相关聚合物材料特性。对实验结果中摩擦力和柔性线缆磨损表面、柔性线缆断裂拉伸实验等相关结果进行分析,提出了独特的机械力化学摩擦磨损机理。在实验中测试得到的数据能够为机器人安全有效的进行生产任务规划提供一定的数据支撑。其中柔性线缆在高温环境、高摩擦速度、高接触压力等工况下的实验研究,为在极端环境中安全使用特种工业机器人的安全规范的制定提供理论和数据支持。在本文结尾,对本文中所涉及的研究工作进行总结,并对当前工作的不足进行了概述,对柔性线缆未来工作进行了展望。
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