Гуманоидты роботтарда TPU материалын қолдану

TPU (термопластикалық полиуретан)икемділік, серпімділік және тозуға төзімділік сияқты ерекше қасиеттерге ие, бұл оны гуманоидты роботтардың сыртқы қақпақтары, роботты қолдар және тактильді сенсорлар сияқты негізгі компоненттерінде кеңінен қолдануға мүмкіндік береді. Төменде беделді академиялық мақалалар мен техникалық есептерден сұрыпталған ағылшын тіліндегі егжей-тегжейлі материалдар берілген: 1. **Антропоморфты роботты қолды пайдалану арқылы жобалау және әзірлеуTPU материалы** > **Аннотация**: Мұнда ұсынылған мақала антропоморфты робот қолының күрделілігін шешуге бағытталған. Робототехника қазіргі уақытта ең дамыған сала болып табылады және әрқашан адамға ұқсас әрекеттер мен мінез-құлықты имитациялау ниеті болған. Антропоморфты қол - адамға ұқсас операцияларды имитациялау тәсілдерінің бірі. Бұл мақалада 15 еркіндік дәрежесі және 5 атқарушы механизмі бар антропоморфты қолды жасау идеясы әзірленді, сондай-ақ робот қолының механикалық дизайны, басқару жүйесі, құрамы және ерекшеліктері талқыланды. Қол антропоморфты көрініске ие және сонымен қатар адамға ұқсас функцияларды, мысалы, ұстау және қол қимылдарын бейнелеуді орындай алады. Нәтижелер қолдың бір бөлік ретінде жасалғанын және ешқандай құрастыруды қажет етпейтінін және икемді термопластикалық полиуретаннан жасалғандықтан, ол керемет ауырлық көтеру қабілетіне ие екенін көрсетеді.(TPU) материалы, және оның серпімділігі қолдың адамдармен өзара әрекеттесу үшін қауіпсіз болуын қамтамасыз етеді. Бұл қолды гуманоидты роботта да, протездік қолда да пайдалануға болады. Жетектердің шектеулі саны басқаруды жеңілдетеді және қолды жеңілдетеді. 2. **Төрт өлшемді басып шығару әдісін қолдана отырып, жұмсақ роботтық ұстағыш жасау үшін термопластикалық полиуретан бетін модификациялау** > Функционалды градиенттік аддитивті өндірісті дамыту жолдарының бірі - жұмсақ роботтық ұстауға арналған төрт өлшемді (4D) басылған құрылымдарды жасау, оған балқытылған тұндыру модельдеуін 3D басып шығаруды жұмсақ гидрогельді жетектерімен біріктіру арқылы қол жеткізіледі. Бұл жұмыста термопластикалық полиуретаннан (TPU) жасалған модификацияланған 3D басылған ұстағыш негізі мен желатинді гидрогельге негізделген жетектен тұратын, күрделі механикалық конструкцияларды пайдаланбай бағдарламаланған гигроскопиялық деформацияға мүмкіндік беретін энергияға тәуелсіз жұмсақ роботтық ұстағышты жасауға тұжырымдамалық тәсіл ұсынылады. > > 20% желатин негізіндегі гидрогельді қолдану құрылымға жұмсақ роботтық биомиметикалық функцияны береді және сұйық ортадағы ісіну процестеріне жауап беру арқылы басылған нысанның ақылды тітіркендіргіш-жауап беретін механикалық функциясына жауап береді. Термопластикалық полиуретанды аргон-оттегі ортасында 90 секунд бойы, 100 Вт қуатта және 26,7 Па қысымда мақсатты беттік функционализациялау оның микрорельефіндегі өзгерістерді жеңілдетеді, осылайша ісінген желатиннің бетіндегі адгезиясын және тұрақтылығын жақсартады. > > Макроскопиялық су астындағы жұмсақ роботтық ұстау үшін 4D басып шығарылған биоүйлесімді тарақ құрылымдарын жасаудың жүзеге асырылған тұжырымдамасы инвазивті емес жергілікті ұстауды қамтамасыз ете алады, ұсақ заттарды тасымалдай алады және суда ісіну кезінде биоактивті заттарды бөле алады. Сондықтан алынған өнімді өздігінен жұмыс істейтін биомиметикалық жетек, капсулалау жүйесі немесе жұмсақ робототехника ретінде пайдалануға болады. 3. **Әртүрлі үлгілері мен қалыңдықтары бар 3D басып шығарылған гуманоидты робот қолының сыртқы бөліктерінің сипаттамасы** > Гуманоидты робототехниканың дамуымен адам мен роботтың өзара әрекеттесуін жақсарту үшін жұмсақ сыртқы бөліктер қажет. Мета-материалдардағы ауксеттік құрылымдар жұмсақ сыртқы қабаттарды жасаудың перспективалы тәсілі болып табылады. Бұл құрылымдардың бірегей механикалық қасиеттері бар. Мұндай құрылымдарды жасау үшін 3D басып шығару, әсіресе балқытылған жіпшелерді жасау (FFF) кеңінен қолданылады. Термопластикалық полиуретан (TPU) жақсы серпімділігіне байланысты FFF-те жиі қолданылады. Бұл зерттеу Shore 95A TPU жіпшесі бар FFF 3D басып шығаруды қолдана отырып, гуманоидты Alice III роботына арналған жұмсақ сыртқы жабынды әзірлеуге бағытталған. > > Зерттеуде 3DP гуманоидты робот қолдарын жасау үшін 3D принтері бар ақ TPU жіпшесі қолданылды. Робот қолы білек және жоғарғы қол бөліктеріне бөлінді. Үлгілерге әртүрлі өрнектер (қатты және қайта кіретін) және қалыңдықтар (1, 2 және 4 мм) қолданылды. Басып шығарғаннан кейін механикалық қасиеттерді талдау үшін иілу, созылу және қысу сынақтары жүргізілді. Нәтижелер қайта кіретін құрылымның иілу қисығына қарай оңай иілетінін және аз кернеуді қажет ететінін растады. Қысу сынақтарында қайта кіретін құрылым қатты құрылыммен салыстырғанда жүктемеге төтеп бере алды. > > Үш қалыңдықтың барлығын талдағаннан кейін, 2 мм қалыңдықтағы қайта кіретін құрылымның иілу, созылу және қысу қасиеттері тұрғысынан тамаша сипаттамаларға ие екені расталды. Сондықтан, 2 мм қалыңдықтағы қайта кіретін үлгі 3D басып шығарылған гуманоидты робот қолын жасауға қолайлырақ. 4. **Бұл 3D басып шығарылған TPU «Жұмсақ тері» төсемдері роботтарға арзан, жоғары сезімталдықтағы жанасу сезімін береді** > Иллинойс Урбана-Шампейн университетінің зерттеушілері роботтарға адамға ұқсас жанасу сезімін берудің арзан әдісін ойлап тапты: механикалық қысым сенсорлары ретінде қызмет ететін 3D басып шығарылған жұмсақ тері төсемдері. > > Тактильді роботтық сенсорлар әдетте электрониканың өте күрделі массивтерін қамтиды және өте қымбат, бірақ біз функционалды, берік баламаларды өте арзан жасауға болатынын көрсеттік. Сонымен қатар, бұл тек 3D принтерді қайта бағдарламалау мәселесі болғандықтан, сол әдісті әртүрлі роботтық жүйелерге оңай теңшеуге болады. Роботтық жабдық үлкен күштер мен айналу моменттерін қамтуы мүмкін, сондықтан егер ол адамдармен тікелей әрекеттесетін болса немесе адамдар ортасында қолданылатын болса, оны қауіпсіз ету қажет. Жұмсақ тері бұл тұрғыда маңызды рөл атқарады деп күтілуде, себебі оны механикалық қауіпсіздікті сақтау және тактильді сезу үшін пайдалануға болады. > > Топтың сенсоры Raise3D E2 3D принтерінде термопластикалық уретаннан (TPU) басылған төсеніштерді пайдаланып жасалған. Жұмсақ сыртқы қабат қуыс толтыру бөлігін жабады, ал сыртқы қабат сығылған кезде ішіндегі ауа қысымы сәйкесінше өзгереді - бұл Teensy 4.0 микроконтроллеріне қосылған Honeywell ABP DANT 005 қысым сенсорына дірілді, жанасуды және қысымның жоғарылауын анықтауға мүмкіндік береді. Аурухана жағдайында көмектесу үшін жұмсақ терілі роботтарды пайдаланғыңыз келетінін елестетіп көріңіз. Оларды үнемі зарарсыздандыру немесе теріні үнемі ауыстыру қажет болады. Қалай болғанда да, бұл үлкен шығынды талап етеді. Дегенмен, 3D басып шығару өте масштабталатын процесс, сондықтан ауыстырылатын бөлшектерді арзан бағамен жасауға және робот корпусына оңай бекітуге болады. 5. **ТПУ пневматикалық торларын жұмсақ роботтық жетек ретінде қосымша өндіру** > Бұл мақалада термопластикалық полиуретанның (ТПУ) қосымша өндірісі (АМ) оны жұмсақ роботтық компоненттер ретінде қолдану тұрғысынан зерттеледі. Басқа серпімді АМ материалдарымен салыстырғанда, ТПУ беріктік пен деформацияға қатысты жоғары механикалық қасиеттерді ашады. Селективті лазерлік күйдіру арқылы пневматикалық иілу жетектері (пневматикалық торлар) жұмсақ роботтық жағдайлық зерттеу ретінде 3D басып шығарылады және ішкі қысымға қатысты ауытқуға қатысты эксперименталды түрде бағаланады. Ауа тығыздығынан туындаған ағып кету жетектердің минималды қабырға қалыңдығының функциясы ретінде байқалады. > > Жұмсақ робототехниканың мінез-құлқын сипаттау үшін гиперсерпімді материалдың сипаттамаларын геометриялық деформация модельдеріне енгізу қажет, олар, мысалы, аналитикалық немесе сандық болуы мүмкін. Бұл мақалада жұмсақ роботтық жетектің иілу мінез-құлқын сипаттау үшін әртүрлі модельдер зерттеледі. Механикалық материал сынақтары гиперсерпімді материал моделін параметрлеу үшін қолданылады, бұл қосымша түрде өндірілген термопластикалық полиуретанды сипаттайды. > > Шекті элемент әдісіне негізделген сандық модельдеу жетектің деформациясын сипаттау үшін параметрленеді және мұндай жетек үшін жақында жарияланған аналитикалық модельмен салыстырылады. Екі модельдің де болжамы жұмсақ роботтық жетектің эксперименттік нәтижелерімен салыстырылады. Аналитикалық модель арқылы үлкен ауытқуларға қол жеткізілгенімен, сандық модельдеу иілу бұрышын орташа 9° ауытқулармен болжайды, дегенмен сандық модельдеу есептеу үшін айтарлықтай ұзағырақ уақыт алады. Автоматтандырылған өндіріс ортасында жұмсақ робототехника қатты өндіріс жүйелерін икемді және ақылды өндіріске айналдыруды толықтыра алады.