機械手臂是目前機器人領域中實際應用*廣泛的機械自動化裝置，應用于電子、醫學治療、機械加工制造等眾多領域。機械手臂的基本作用是引導手爪準確抓取工件到所需位置以及承受手臂自重和抓取工件的*大重量，雖然機械臂的形態各不相同，但是他們都有一個相同點，那就是可以接受指令，并且精準定位到某點進行操作。機械臂作為一個運動性部件，在材質方面的選擇會決定機械臂的靜態性能與動態性能，目前機器人機械臂材質方面呈現利用碳纖維材料代替傳統金屬的趨勢。
碳纖維機械臂在國外的發展則更為成熟。瑞典Tecgrant AB公司、洛克希德•馬丁與阿聯酋Injaz國家公司共同出資組成了Exechon有限公司，他們在阿布扎比防務展上展出了一款型號為XMini的智能5軸加工機床，這是世界首臺采用碳纖維復合材料的智能5軸加工機床。它可以在飛機機翼翼盒等人或者傳統機器人無法操作的空間進行組裝和拆卸，并且XMini還應用了并聯加工（PKM）技術，既可以集成到現有的生產系統中，也可作為獨立工具使用。
傳統的機械臂多是采用金屬材質，例如鋁合金、鋼。此外，一些自動檢測裝置、管路、冷卻裝置等也都會安裝在機械臂上，由于機械臂是一個典型的懸臂梁結構，自身的質量對機械臂本身會產生很大的影響，所以如果想要實現在滿足靜、動態性能的同時，還減小機械臂質量，可以通過選擇合適的結構和選擇密度輕的材料來實現機械臂的輕量化。
在機械臂輕量化中，碳纖維扮演了重要角色。以鋁合金為例，鋁合金的比重是2.7g/cm3，碳纖維比鋁合金要輕，它的比重僅有1.5—2.0g/cm3，利用碳纖維材料制成的機械臂也是目前所有不同材質的機械臂中*輕的。除此之外，碳纖維在室溫下變形極微。根據*威機構提供的實驗數據，同是100cm長度的鋁合金機械臂零件與碳纖維機械臂零件，在室溫12℃中放置相同時間，*終鋁合金機械臂零件變化0.13mm，而碳纖維則無變化，這對操作要求十分精準的機械臂來說尤為重要。
機械臂不僅要承受自身重量，還需要承擔抓取工件的*大重量，這就需要機械臂在承受載荷時不能出現應變和斷裂的情況。從抗拉強度方面來看，碳纖維復合材料的抗拉強度為2000MPa，鋁合金的抗拉強度約為800MPa；在韌性方面，鋁合金的韌性比較低缺乏彈性，碳纖維由于具備紡織纖維的柔軟可加工性，所以韌性要遠遠高于鋁合金，并且碳纖維材質也更不容易發生斷裂。 |
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