碳纖維復合材料作為新型的結構材料，是建造高性能機器人的理想材料之一，國外一些新型工業(yè)機器人手臂也多有采用，碳纖維復合材料具有優(yōu)良的物理性能，且比強度好，比剛度大，其力學性能可通過設計進行控制改變。以往的機器人是由常規(guī)金屬材料制成的，環(huán)境因素對機器人精度的影響較大，而碳纖維復合材料有更多的設計靈活性，是可以具備所期望的物性的材料。

采用碳纖維復合材料制造機械臂時，碳纖維的鋪層方式對其性能會產(chǎn)生直接影響，現(xiàn)以深圳慧聞智造技術有限公司的碳纖維機械臂為例作簡單分析。

慧聞智造對碳纖維復合材料的鋪層處理，主要根據(jù)機器人性能要求，確定碳纖維復合材料的鋪層方向、鋪層順序和鋪層總層數(shù)。過多的鋪層角度取向會給設計工作及制件成型增加難度，因此在不影響設計要求的情況下盡可能減少鋪層方向數(shù)。在鋪層設計時，鋪層角度一般多選0°、+45°、-45°、90°這四種，其他特殊情況則需另外處理。

具體鋪層時一般復合材料制件的鋪層均采取對稱均衡鋪設，其特點是在整體的鋪層中，上下鋪層關于中間面對稱。如果需要設計成非對稱均衡鋪層，應將這類非均衡鋪層布置于靠近整體鋪層中間的位置，這種方式能有效避免復合材料制件經(jīng)歷拉-彎耦合、拉-剪耦合之后發(fā)生翹曲形變。

在鋪層順序方面，為了減少按照相同的方式鋪放的相鄰兩層分層開裂的可能性，一般連續(xù)的相同鋪層不超過四層，對性能要求更高的復合材料制造不超過兩層。鋪層角度盡量將0°層或90°層布置在±45°層中間，將+45°層或-45°層布置在0°層與90°層中間，目的是降低機械臂的層間應力。

在保證機器人原有自由度和性能的前提下，設計時要維持外部尺寸大小不變，機械臂內(nèi)部同時要給布線以及控制電路的安裝留有足夠的空間，所以機械臂的殼體厚度值在維持原有性能的最低值不超過原鑄鐵結構臂厚度之間。

通過慧聞智造生產(chǎn)的機械臂案例可知，使用碳纖維復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料制造的機械臂對提升工業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)能環(huán)保等方面具有重要意義，隨著國內(nèi)對碳纖維復合材料性能各方面的深入研究，碳纖維復合材料在機器人制造中扮演者越來越重要的角色。