具身机器人的高温粘接,按部位对号入座。关节模组的码盘、转子及定子外壳,用3M DP420/DP460系列增韧环氧结构胶;摄像头、激光雷达这类温度敏感的传感部件,镜头类精密粘接可选3M 5520系列低温固化环氧胶,结构件的固定可评估3M PUR 6316反应型热熔聚氨酯;灵巧手硅胶皮肤贴合,用3M 9119P硅胶/丙烯酸双面胶带;外壳抓握面和把手,用3M GM640/GM641抓握材料。每个部位的温度、载荷和精度要求不一样,答案也就不一样。
机器人运行时,关节里的电机和减速器会发热,热量随运行时长累积,粘接接头同时承受温度和反复启停带来的振动。感知部件则是另一种情况,热敏元器件的温度耐受因器件型号而异,装配固化温度需按器件规格确认,必要时选择低温固化方案。螺钉、焊接和铆接各有适用边界,可连接性因材料而异,异种材料或焊接受限的接头可根据结构设计选择连接方式,薄壁件钻孔会伤结构。选胶之前,先把部位的温度、载荷和精度要求列清楚。
四个部位的高温粘接
码盘、转子及定子外壳:高低温下保持粘接强度、抗冲击抗疲劳,用3M DP420/DP460系列环氧结构胶
摄像头、激光雷达等温度敏感部件:镜头类低温固化低收缩;结构件湿气固化快速定位,用3M 5520系列低温固化环氧胶 / 3M PUR 6316反应型热熔聚氨酯
灵巧手硅胶皮肤贴合耐高温、硅胶面直接粘硅胶: 用3M 9119P硅胶/丙烯酸双面胶带
外壳抓握面、把手:湿态防滑、-40℃至60℃,可用3M GM640/GM641抓握材料
关节模组部位:温度叠加振动,选增韧环氧
码盘、转子及定子外壳这类关节模组部位,电机发热叠加反复启停,粘接接头要在温度和振动的双重工况下长期工作。3M DP420/DP460系列对绝大多数材料尤其是金属、陶瓷和碳纤维等粘接强度高,耐冲击振动和耐老化性能优异,胶体在高低温环境下均能保持粘接强度。官网机器人应用案例里,3M DP460被用于机器人主体结构中不锈钢和铝壳体的固定粘接,也用于机器手臂转轴套管的粘接。
米白色的DP420混合比2:1,活性期20分钟,约22℃下约2小时达到操作强度、24小时完全固化。带短时烤漆工序的组件也可评估选用,米白色3M DP420可承受最高约204℃、持续60分钟的短时烤漆,不同标号的技术数据表会有差异,按实际所购标号确认,关节在工作温度下的承载能力按实际接头验证。DP460操作窗口约60分钟,约23℃下4小时达到操作强度,结构复杂、需要较长对位时间的装配可评估选用。立面贴合如有不流淌要求,可评估同系的3M DP460NS,两个系列产品均有流挂型和非流挂版本。承载接头的选型应结合实际基材、胶层厚度、工作温度和循环载荷,用样件验证。
温度敏感的传感部件,低温固化是底线
摄像头、激光雷达、毫米波雷达这类部件里有不少热敏元器件,固化温度一旦超过器件极限,性能就可能受影响。3M 5520系列单组分低温固化环氧胶,在55℃、20分钟条件下加热固化即可,固化温度低、耗时短。它具有优异的剪切强度与耐热耐湿气性能,对玻璃、PC/ABS以及PCB等材料粘接强度高,低应力、低收缩、低挥发、低释气,有助于减少固化过程中的位置偏移,适合镜头类精密粘接。产品线覆盖多个版本,如耐高温的HT版、柔韧的Plus版、V0阻燃的FR版等,按具体工况选择。
3M PUR 6316是单组份反应型热熔聚氨酯,施工方式类似热熔胶,通过空气中的湿气固化,形成接近结构粘接的强度。它可以精密点胶,实现1毫米或更窄的胶线,并在约5分钟达到初级强度,-40℃低温下也能提供优异的粘接强度与耐冲击性,并具有优异的耐热性及防潮性,试验样件通过了IPX8防水测试。系列有高强度、耐高温和快速固定版本,适合接触式或喷射式精密点胶。两款的具体接头表现都按实际基材和工况验证。
硅胶皮肤贴合,用耐高温的差异化双面胶带
灵巧手的硅胶皮肤贴合,可选用3M 9119P硅胶/丙烯酸双面胶带。硅胶压敏面可以直接贴合硅胶,丙烯酸面适合粘接PC/ABS、金属等材质,中间是透明聚酯薄膜载体,尺寸稳定、易于模切。产品具有耐高温和抗紫外线性能,抗剪保持力出色。胶带本体有0.05、0.10和0.14mm三种厚度,可按装配间隙、曲面贴合和反复弯折要求选型,选型前用样件验证。硅胶皮肤之外,微型部件能否用它固定,取决于接触面的材料,可按丙烯酸面支持的材质范围判断。
外壳抓握面,高温之外还有摩擦这道题
机器人出厂、转运、维护,免不了被人工搬运操作,外壳表面要抓得住、不打滑。3M GM640/GM641抓握材料的表面由数千个微复制的抓握指构成,抓握时以最小的力实现最大的抓握性能,增强抓握力并减少滑移,与另一片抓握材料配对贴合时,湿态下仍可提供高摩擦系数。3M GM641自带丙烯酸压敏胶,可粘接各种表面,使用温度范围-40℃至60℃;3M GM640是无背胶版本,可缝制到布料等基材上。把手部位如果靠近电机仓等热源,按实际表面温度验证后再定型。
几个常见问题
问 关节模组的高温粘接,3M DP420和3M DP460怎么选?
答 两款都是3M增韧型双组份环氧结构胶,对金属、陶瓷、碳纤维等粘接强度高,耐冲击振动和耐老化性能优异,均可用于关节模组粘接选型。操作窗口分别约20分钟和60分钟,需要较长对位时间的装配可评估3M DP460。承载接头应按实际工作温度和循环载荷验证,必要时用样件确认。
问 传感部件粘接,3M 5520和3M 6316怎么选?
答 3M 5520是单组分低温加热固化环氧胶,55℃、20分钟固化,低收缩、低释气,适合镜头类对精度敏感的粘接。3M 6316是反应型热熔聚氨酯,通过空气中湿气固化,可做1毫米或更窄的胶线,并在约5分钟达到初级强度,适合结构件固定和节拍快的装配。两者固化机理不同,按元器件耐温、粘接部位和产线节拍评估,样件验证后再定型。
问 硅胶皮肤贴合,用液体胶还是3M 9119P胶带?
答 硅胶用普通液体胶很难粘牢,通常还要配套底涂处理。3M 9119P的硅胶压敏面可直接贴合硅胶,具体表面处理按样件确认,产品具有耐高温和抗紫外线性能。胶带有0.05、0.10和0.14mm三种厚度,模切加工也方便。形状特别复杂的曲面,可以先做小样验证,再决定用胶带还是配套底涂的液体方案。
写在最后
具身机器人的高温粘接,说到底是一道匹配题。把每个部位的温度、载荷和精度要求列清楚,再从3M的环氧结构胶、低温固化环氧、反应型热熔聚氨酯、双面胶带到抓握材料的产品矩阵里对号入座,高温工况下的粘接可靠性就有了着落。文中产品的详细参数与推荐应用,可在3M中国官网及产品技术数据表中查阅。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐