一、强度
外骨骼机器人是作为一种协助人体运动的装置,其关节以及机械骨架需要承受来自人体的重量和外界的力量,因此其材料需要具有一定的强度,以确保机器人的稳定性和安全性。常见的材料有金属材料如铝合金和钛合金等,以及复合材料如碳纤维复合材料等。
二、韧性
机械外骨骼需要具有一定的韧性,以承受来自运动时的冲击和震动,并防止机械结构发生撞击、裂纹等损坏。在选择材料时,要考虑到机械骨架的变形和回弹能力,以提高机器人的可靠性和耐久性。
三、耐磨损性
外骨骼机器人在实际运动过程中,与地面、障碍物等摩擦力很大,因此需要具有较好的耐磨损性。选择材料时,要考虑到其表面硬度、抗磨性和耐腐蚀性等指标,以提高机器人的使用寿命和稳定性。
四、耐腐蚀性
外骨骼机器人的工作环境可能涉及到水、油、酸、碱等腐蚀性物质,因此其材料需要具有较好的耐腐蚀性能。可选用钛合金、不锈钢等抗腐蚀性良好的材料。
五、轻量化
外骨骼机器人的穿戴舒适性是一个非常重要的因素,因此其材料需要具有轻量化的特点,以减轻穿戴者的负担。选择材料时,要兼顾其强度和韧性,采用密度低的轻质材料,如碳纤维等。
总之,外骨骼机器人的材料应具有强度、韧性、耐磨损性、耐腐蚀性和轻量化等特性。这些性质的选择需要根据设计要求、使用环境和功能需求等因素进行综合考虑和折中处理,以实现机器人的最佳效果。
机械外骨骼的材料组成包括钛合金、纳米材料等尖端材料,同时也包括柔性纺织材料这样的常规材料,其技术原理非常复杂,涵盖了仿生技术、微能源技术、传感器技术等共十多个领域,但是简单概括起来就是,借助微能源技术来供能、传感器技术来感应穿戴者的实时动作,从而为穿戴者实现“动能增幅”。机械外骨骼制作的材料是质量较轻,强度较高,还可以抗疲劳的,常见的有航空硬铝合金、钛合金、复合材料、纳米材料、柔性纺织材料等,机械外骨骼的制作是属于高技术,其技术原理包含材料技术、仿生学技术、微能源技术、机器人技术、传感器技术和控制技术等,每一种技术息息相关,是一项高度集成的技术。