Published February 10, 2020 | Version v1
Publication Open

Robot Arm Structure Design Using Polyamide Evaluated by Finite Element Analysis

Creators

  • 1. King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang
  • 2. University of Electro-Communications

Description

Robots have increasingly replaced humans for many jobs, including 24 h work, routine tasks, and dangerous jobs.However, the robot operating system has high power consumption in many processes.This has led to energy efficiency being the main focus.We have opted to build a robot with high strength, light weight, and low power consumption by reducing the weight of its components.Presently, we know that the structure of most robots in the world is made of metals, plastics, and composite materials.In this research, we designed the mechanical structure of robot arms with three different materials (cast iron, polyamide, and aluminum) using the finite element method to analyze and evaluate the possibilities of these materials.The dynamic load, power consumption, and mechanical characteristics were compared.It was found that polyamide could help lighten the weight by 40% and increase energy efficiency along with cost effectiveness by 41%.Although polyamide is particularly easy to find, cast iron is stronger than polyamide.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لقد حلت الروبوتات بشكل متزايد محل البشر في العديد من الوظائف، بما في ذلك العمل لمدة 24 ساعة، والمهام الروتينية، والوظائف الخطرة. ومع ذلك، فإن نظام تشغيل الروبوت لديه استهلاك عالٍ للطاقة في العديد من العمليات. وقد أدى ذلك إلى أن تكون كفاءة الطاقة هي محور التركيز الرئيسي. لقد اخترنا بناء روبوت يتمتع بقوة عالية ووزن خفيف واستهلاك منخفض للطاقة عن طريق تقليل وزن مكوناته. في الوقت الحاضر، نعلم أن بنية معظم الروبوتات في العالم مصنوعة من المعادن والبلاستيك والمواد المركبة. في هذا البحث، قمنا بتصميم الهيكل الميكانيكي لأذرع الروبوت بثلاث مواد مختلفة (الحديد الزهر والبولي أميد والألمنيوم) باستخدام طريقة العناصر المحدودة لتحليل وتقييم إمكانيات هذه المواد. تمت مقارنة الحمل الديناميكي واستهلاك الطاقة والخصائص الميكانيكية. وجد أن البولي أميد يمكن أن يساعد في تخفيف الوزن بنسبة 40 ٪ وزيادة كفاءة الطاقة إلى جانب فعالية التكلفة بنسبة 41 ٪. على الرغم من سهولة العثور على البولي أميد بشكل خاص، إلا أن الحديد الزهر أقوى من البولي أميد.

Translated Description (French)

Les robots ont de plus en plus remplacé les humains pour de nombreux emplois, y compris le travail 24 heures sur 24, les tâches routinières et les travaux dangereux. Cependant, le système d'exploitation du robot a une consommation d'énergie élevée dans de nombreux processus. Cela a conduit à l'efficacité énergétique comme objectif principal. Nous avons choisi de construire un robot avec une résistance élevée, un poids léger et une faible consommation d'énergie en réduisant le poids de ses composants. Présentement, nous savons que la structure de la plupart des robots dans le monde est faite de métaux, de plastiques et de matériaux composites. Dans cette recherche, nous avons conçu la structure mécanique des bras de robot avec trois matériaux différents (fonte, polyamide et aluminium) en utilisant la méthode des éléments finis pour analyser et évaluer les possibilités de ces matériaux. La charge dynamique, la consommation d'énergie et les caractéristiques mécaniques ont été comparées. Il a été constaté que le polyamide pourrait aider à alléger le poids de 40% et à augmenter l'efficacité énergétique ainsi que la rentabilité de 41%. Bien que le polyamide soit particulièrement facile à trouver, la fonte est plus forte que le polyamide.

Translated Description (Spanish)

Los robots han reemplazado cada vez más a los humanos para muchos trabajos, incluidos trabajos de 24 horas, tareas rutinarias y trabajos peligrosos. Sin embargo, el sistema operativo del robot tiene un alto consumo de energía en muchos procesos. Esto ha llevado a que la eficiencia energética sea el enfoque principal. Hemos optado por construir un robot con alta resistencia, peso ligero y bajo consumo de energía reduciendo el peso de sus componentes. Actualmente, sabemos que la estructura de la mayoría de los robots del mundo está hecha de metales, plásticos y materiales compuestos. En esta investigación, diseñamos la estructura mecánica de los brazos del robot con tres materiales diferentes (hierro fundido, poliamida y aluminio) utilizando el método de elementos finitos para analizar y evaluar las posibilidades de estos materiales. Se compararon la carga dinámica, el consumo de energía y las características mecánicas. Se descubrió que la poliamida podría ayudar a aligerar el peso en un 40% y aumentar la eficiencia energética junto con la rentabilidad en un 41%. Aunque la poliamida es particularmente fácil de encontrar, el hierro fundido es más fuerte que la poliamida.

Files

SM2116.pdf.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ddd6051b80026ff379555b24fe367b2f
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تصميم هيكل ذراع الروبوت باستخدام مادة البولياميد التي يتم تقييمها من خلال تحليل العناصر المحدودة
Translated title (French)
Conception de la structure du bras du robot à l'aide de polyamide évaluée par analyse par éléments finis
Translated title (Spanish)
Diseño de la estructura del brazo del robot utilizando poliamida evaluada mediante análisis de elementos finitos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3005066692
DOI
10.18494/sam.2020.2416

Is supplement to
https://openalex.org/W4247818992 (Other)
https://openalex.org/W4242553394 (Other)
https://openalex.org/W4232817027 (Other)
https://openalex.org/W3081629119 (Other)
https://openalex.org/W2524992288 (Other)
https://openalex.org/W2417069583 (Other)
https://openalex.org/W2379132637 (Other)
https://openalex.org/W2136328656 (Other)
https://openalex.org/W2093348067 (Other)
https://openalex.org/W2074721202 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1963896823
  • https://openalex.org/W1996642074
  • https://openalex.org/W1998020821
  • https://openalex.org/W2015247047
  • https://openalex.org/W2041391480
  • https://openalex.org/W2060823057
  • https://openalex.org/W2061993241
  • https://openalex.org/W2089677269
  • https://openalex.org/W2096083000
  • https://openalex.org/W2116323598
  • https://openalex.org/W2522108822
  • https://openalex.org/W2555219723
  • https://openalex.org/W2727496456
  • https://openalex.org/W2758407679
  • https://openalex.org/W2783360048
  • https://openalex.org/W2792286786
  • https://openalex.org/W2861022066
  • https://openalex.org/W4236686623
  • https://openalex.org/W4247166897