Lange tijd in het verleden was de mainstream aanpak in de robotindustrie voor het opruimen van explosieven het verbeteren van de schokbestendigheid van de robots door dikkere stalen platen te gebruiken. Deze strategie leidde echter tot een vicieuze cirkel waarbij "hoe zwaarder de robot, hoe moeilijker het was om zich aan te passen aan complexe scenario's": robots op wielen die meer dan 300 kilogram wogen, hadden moeite met draaien in smalle gangen en met puin- gevulde gebieden, en veel locaties die onmiddellijk bereikt hadden moeten worden, konden vanwege hun eigen gewicht niet betreden worden.
Het wijdverbreide gebruik van draagconstructies voor kernbelasting- van titaniumlegeringen herschrijft deze al lang bestaande logica in de industrie volledig.
Van "stapeldikte" naar "structuur aanpassen": een fundamentele omkering van de materiaallogica
Om explosieve schokken te weerstaan, gebruikt de conventionele staalskeletindustrie voor anti-explosierobots doorgaans stalen platen van meer dan 10 mm dik die aan elkaar zijn gelast om het raamwerk te vormen. Het totale gewicht van de machine overschrijdt vaak de 300 kilogram. De belastingsdruk op het rupsloopsysteem is extreem hoog. In typische gebruiksscenario's zoals hellingen van 40- graden en obstakels van 300- millimeter hoog, zijn er regelmatig problemen met onvoldoende vermogen, vastlopen en uitglijden. Belangrijker nog is dat het zware stalen skelet het zwaartepunt van de hele machine aanzienlijk verhoogt, waardoor de machine gevoelig wordt voor kantelen bij het oversteken van sloten of het beklimmen van trappen, wat nieuwe risico's introduceert bij operaties met een hoog risico.
De tussenkomst van titaniumlegeringen doorbreekt direct deze paradox van "sterkte en gewicht kunnen niet tegelijkertijd worden bereikt". Binnenlandse bedrijven die titaniummateriaal verwerken, hebben structurele componenten van titaniumlegeringen gelanceerd, speciaal voor anti-explosierobots, met behulp van deTC4 (GR5) titaniumlegeringgeïntegreerd smeedproces. Bij dezelfde schokbestendigheidsindicatoren zijn de kernbelasting-dragende componenten met meer dan 45% verminderd vergeleken met de traditionele, op staal-gebaseerde oplossingen. Uit de daadwerkelijke meetgegevens van de fabriek blijkt dat de middelgrote-anti-explosierobots met hoofdframes van titaniumlegering het totale gewicht binnen de 160 kilogram kunnen houden, waardoor de manoeuvreerbaarheid met 30% wordt verbeterd en ze gemakkelijk gewone civiele liften kunnen passeren. In smalle scenario's zoals hoge gebouwen-en metrotunnels is de actieradius direct verdubbeld.
Het 'on-vervormde eindresultaat' onder de impact van een explosie: onzichtbare structurele veiligheid
De kernmissie van explosie{0}}bestendige robots is het behouden van de integriteit van interne elektronische componenten onder extreme impact. Zodra het raamwerk vervormt onder de werking van de schokgolf, worden de interne controllers, sensoren en communicatiemodules bekneld. Zelfs als de hele robot niet rechtstreeks door de explosiefragmenten wordt getroffen, verliest hij onmiddellijk zijn functionaliteit - niet alleen omdat hij de taak niet kan voltooien, maar er mogelijk ook voor kan zorgen dat de niet-uitgeworpen explosieve materialen in een -of- toestand terechtkomen.
Het raamwerk van titaniumlegering demonstreert hier voordelen die traditioneel staal niet kan evenaren. Uit de daadwerkelijke meetgegevens van toonaangevende binnenlandse explosie{1}}robotfabrikanten blijkt dat het draagframe van een titaniumlegering- met een topologisch optimalisatieontwerp, na een explosie-inslag op korte- afstand met een equivalent van 1 kg TNT, de vervorming van het frame binnen een straal van 0,2 mm wordt gecontroleerd, en dat alle binnenin geïnstalleerde CCD-camera's en mechanische handbedieningseenheden met meerdere- graden- vrijheid- intact zijn. De robot kan zelfs doorgaan met het uitvoeren van de resterende verwijderingstaken na de explosie - niet alleen om de taak te voltooien, maar ook om te voorkomen dat de niet-uitgeworpen explosieve materialen uit de hand lopen.
Dit kenmerk van 'de impact weerstaan zonder doorzakken' komt hoofdzakelijk voort uit de hoge specifieke sterkte-eigenschap van de titaniumlegering - bij hetzelfde gewicht is het draagvermogen- van de TC4-titaniumlegering meer dan 1,5 keer dat van gewoon constructiestaal. De treksterkte overschrijdt 900 MPa en heeft ook een uitstekende dynamische slagvastheid, die niet op een brosse manier breekt zoals gewoon staal bij een plotselinge sterke impact.
Na meerdere schokken en trillingen van traditionele stalen raamwerken zijn de lasposities gevoelig voor het ontstaan van micro-scheurtjes, die moeilijk met het blote oog waar te nemen zijn tijdens het dagelijks onderhoud en vaak plotseling breken op kritieke momenten. Het frame van de titaniumlegering maakt echter gebruik van een proces van algemeen smeden en plaatselijk wrijvingsroerlassen, en de lassterkte ligt dicht bij het basismateriaal zelf - dit betekent dat de lasonderdelen die het meest vatbaar-voor-problemen zijn, de meest solide schakel in de hele structurele keten zijn geworden. Na miljoenen trillingsvermoeidheidstests vertonen de lassen nog steeds geen zichtbare scheuren en wordt de levensduur zonder fouten van de gehele machine met twee keer verlengd.
Binnenlandse fabrikanten hebben al ultra-low gap Ti-6Al-4V ELI titaniumlegering verwerkt in de productie van explosie-bestendige robotframes, waardoor de materiaalsterkte van het systeem bij lage- temperatuur- en hoge impactscenario's verder wordt verbeterd, waardoor wordt verzekerd dat de apparatuur een stabiele schokbestendigheid behoudt tijdens buitenactiviteiten in koude gebieden op hoge breedtegraden in de winter.
Van de passieve verdediging van het 'verdikken van de stalen platen' tot de actieve veiligheid van 'het reconstrueren van het frame met een titaniumlegering', de materiële upgrade van explosie{0}}bestendige robots wijst uiteindelijk op hetzelfde: de veiligheidsafstand voor werknemers met een hoog-risico aan de frontlinie tot een onverzettelijke verdedigingslinie maken.