碳纤维或将成外骨骼机器人主流结构材料

  江苏博实科技:外骨骼机器人是一种可穿戴的人体智能助力机器人,是集机械结构、医学、人体工程学、计算机技术等多学科领域高度交叉融合的产物,可显著增强人的腿部力量和携带负荷的能力,目前在军事、康复医疗、物流、先进制造、救援等领域逐渐绽放光彩。
 
  外骨骼机器人对结构强度的要求很高,一旦某个结构发生断裂,将极有可能对人体造成伤害。市面上很多外骨骼机器人采用钛合金、航空铝、高强度工程塑料、碳纤维复合材料等制造,这些材料密度小、强度高、抗疲劳性好,符合外骨骼机器人对结构强度的要求,但是钛合金加工难度大,成本较高,航空铝在部分结构中强度不够,工程塑料在这些材料中强度最低,成本最低,而碳纤维复合材料在这些材料中比强度最高,制造成本适中,是外骨骼机器人厂家重点关注及使用的一种新材料。
 
  碳纤维作为军民两用的战略新材料,最早用于航空航天、军事武器装备等领域,是世界各国发展国防力量的关键材料。从江苏博实碳纤维科技有限公司测试数据得知,碳纤维增强环氧树脂复合材料的密度可低至1.5g/cm3,T800级碳纤维复合材料的轴向抗拉强度可达2800MPa,是TC4钛合金强度的3倍左右,而密度仅为钛合金的1/3,因此碳纤维复合材料在外骨骼机器人结构上应用优势极大,目前国内较多外骨骼机器人企业均有采用这种材料制造。
 
  从公开信息来看,以北京、上海、深圳等地为主的外骨骼机器人军民企业中,在北京铁甲钢拳、大艾机器人、尖叫智能、上海傅利叶、中船重工、中国兵器、中国航天科工的产品中均可见碳纤维复合材料的身影。
 
  江苏博实碳纤维科技有限公司表示近五年来,随着高校、JG科研单位、创新企业的不断加入,公司也承担过多家军民企业的碳纤维外骨骼机器人结构件生产的任务,整套外骨骼的碳纤维结构件重量约1.5kg,与航空铝相比,轻量化优势明显,但遏制碳纤维外骨骼机器人广泛应用的难点仍是成本,碳纤维成本是铝合金的数倍,在常规工业领域的外骨骼对碳纤维的价格接受度不高,但对于军事用途,碳纤维优势极大,而公司从事军民融合项目为主,因此外骨骼结构件出货量也得到了逐年攀升。由此可见,碳纤维作为一种高强轻质的复合材料,非常受外骨骼机器人企业青睐,并在其中得到了大量的应用。有理由相信,未来的外骨骼机器人结构材料将逐步以碳纤维复合材料为主。