TPU (termoplastinis poliuretanas)pasižymi išskirtinėmis savybėmis, tokiomis kaip lankstumas, elastingumas ir atsparumas dilimui, todėl yra plačiai naudojamas pagrindiniuose humanoidinių robotų komponentuose, tokiuose kaip išoriniai dangčiai, robotinės rankos ir lytėjimo jutikliai. Žemiau pateikiama išsami anglų kalba parašyta medžiaga, atrinkta iš autoritetingų akademinių straipsnių ir techninių ataskaitų: 1. **Antropomorfinės robotinės rankos projektavimas ir kūrimas naudojant**TPU medžiaga** > **Santrauka**: Šiame straipsnyje pateikiami antropomorfinės robotinės rankos sudėtingumo sprendimo būdai. Robotika šiuo metu yra labiausiai pažengusi sritis ir visada buvo siekiama imituoti žmogaus veiksmus ir elgesį. Antropomorfinė ranka yra vienas iš būdų imituoti žmogaus veiksmus. Šiame straipsnyje išsamiai aprašoma antropomorfinės rankos su 15 laisvės laipsnių ir 5 pavaromis sukūrimo idėja, taip pat aptariamas robotinės rankos mechaninis dizainas, valdymo sistema, sudėtis ir ypatumai. Ranka turi antropomorfinę išvaizdą ir taip pat gali atlikti žmogaus funkcijas, pavyzdžiui, suimti ir pavaizduoti rankos gestus. Rezultatai rodo, kad ranka yra suprojektuota kaip viena dalis ir nereikalauja jokio surinkimo, be to, ji pasižymi puikia svorio kėlimo galia, nes pagaminta iš lanksčio termoplastinio poliuretano.(TPU) medžiaga, o jos elastingumas taip pat užtikrina, kad ranka būtų saugi ir sąveikaujant su žmonėmis. Ši ranka gali būti naudojama tiek humanoidiniame robote, tiek proteze. Ribotas pavarų skaičius supaprastina valdymą ir palengvina ranką. 2. **Termoplastinio poliuretano paviršiaus modifikavimas minkštam robotiniam griebtuvui sukurti naudojant keturmatį spausdinimo metodą** > Viena iš funkcinės gradientinės pridėtinės gamybos plėtros krypčių yra keturmačių (4D) spausdintų struktūrų, skirtų minkštam robotiniam griebimui, kūrimas, pasiekiamas derinant lydyto nusodinimo modeliavimo 3D spausdinimą su minkštais hidrogelio pavaromis. Šiame darbe siūlomas konceptualus požiūris į energijos nepriklausomo minkšto robotinio griebtuvo, susidedančio iš modifikuoto 3D spausdinto laikiklio pagrindo, pagaminto iš termoplastinio poliuretano (TPU), ir pavaros, paremtos želatinos hidrogeliu, sukūrimą, leidžiantį programuoti higroskopinę deformaciją nenaudojant sudėtingų mechaninių konstrukcijų. > > 20 % želatinos pagrindo hidrogelio naudojimas suteikia struktūrai minkštą robotinį biomimetinį funkcionalumą ir yra atsakingas už intelektualų, į dirgiklius reaguojantį spausdinto objekto mechaninį funkcionalumą, reaguodamas į brinkimo procesus skystoje aplinkoje. Tikslinis termoplastinio poliuretano paviršiaus funkcionalizavimas argono ir deguonies aplinkoje 90 s, esant 100 W galiai ir 26,7 Pa slėgiui, palengvina jo mikroreljefo pokyčius, taip pagerindamas išbrinkusios želatinos sukibimą ir stabilumą ant jo paviršiaus. > > Įgyvendinta 4D spausdintų biologiškai suderinamų šukų struktūrų, skirtų makroskopiniam povandeniniam minkštam robotiniam sukibimui, sukūrimo koncepcija gali užtikrinti neinvazinį vietinį sukibimą, transportuoti mažus objektus ir išskirti bioaktyvias medžiagas brinkstant vandenyje. Gautas produktas gali būti naudojamas kaip savaeigis biomimetinis pavaros mechanizmas, kapsulių sistema arba minkštoji robotika. 3. **3D spausdintos humanoidinės roboto rankos su įvairiais raštais ir storiais išorinių dalių charakteristikos** > Tobulėjant humanoidinei robotikai, reikalingos minkštesnės išorinės dalys, kad būtų geresnė žmogaus ir roboto sąveika. Auksetinės struktūros metamedžiagose yra perspektyvus būdas kurti minkštas išorines dalis. Šios struktūros pasižymi unikaliomis mechaninėmis savybėmis. 3D spausdinimas, ypač lydytų gijų gamyba (FFF), yra plačiai naudojamas tokioms struktūroms kurti. Termoplastinis poliuretanas (TPU) dėl savo gero elastingumo dažniausiai naudojamas FFF. Šio tyrimo tikslas – sukurti minkštą išorinį apvalkalą humanoidiniam robotui Alice III, naudojant FFF 3D spausdinimą su Shore 95A TPU gijomis. > > Tyrime buvo naudojamas baltas TPU siūlas su 3D spausdintuvu, siekiant pagaminti 3DP humanoidines roboto rankas. Roboto ranka buvo padalinta į dilbio ir žasto dalis. Ant pavyzdžių buvo pritaikyti skirtingi raštai (vientisas ir grįžtamasis) ir storiai (1, 2 ir 4 mm). Po spausdinimo buvo atlikti lenkimo, tempimo ir gniuždymo bandymai, siekiant išanalizuoti mechanines savybes. Rezultatai patvirtino, kad grįžtamasis konstrukcija lengvai lenkiasi lenkimo kreivės link ir reikalauja mažesnio įtempio. Gniuždymo bandymų metu grįžtamasis konstrukcija atlaikė apkrovą, palyginti su vientisa konstrukcija. > > Išanalizavus visus tris storius, buvo patvirtinta, kad 2 mm storio grįžtamasis konstrukcija pasižymi puikiomis lenkimo, tempimo ir gniuždymo savybėmis. Todėl 2 mm storio grįžtamojo ryšio raštas labiau tinka 3D spausdintai humanoidinei roboto rankai gaminti. 4. **Šie 3D spausdinti TPU „minkštos odos“ pagalvėlės suteikia robotams nebrangų, labai jautrų lytėjimo pojūtį** > Ilinojaus Urbana-Champaign universiteto tyrėjai sugalvojo nebrangų būdą suteikti robotams žmogaus panašų lytėjimo pojūtį: 3D spausdintus minkštos odos pagalvėles, kurios atlieka ir mechaninių slėgio jutiklių funkciją. > > Lytėjimo robotų jutikliai paprastai susideda iš labai sudėtingų elektronikos masyvų ir yra gana brangūs, tačiau mes parodėme, kad funkcionalias, patvarias alternatyvas galima pagaminti labai pigiai. Be to, kadangi tereikia perprogramuoti 3D spausdintuvą, tą pačią techniką galima lengvai pritaikyti skirtingoms robotų sistemoms. Robotų įranga gali būti susijusi su didelėmis jėgomis ir sukimo momentais, todėl ji turi būti gana saugi, jei ji tiesiogiai sąveikaus su žmonėmis arba bus naudojama žmonių aplinkoje. Tikimasi, kad minkšta oda atliks svarbų vaidmenį šiuo atžvilgiu, nes ją galima naudoti tiek mechaniniam saugumui užtikrinti, tiek lytėjimo jutimui. > > Komandos jutiklis pagamintas naudojant iš termoplastinio uretano (TPU) atspausdintas pagalvėles, naudojant standartinį „Raise3D E2“ 3D spausdintuvą. Minkštas išorinis sluoksnis dengia tuščiavidurę užpildymo dalį, o suspaudžiant išorinį sluoksnį, atitinkamai keičiasi oro slėgis viduje – tai leidžia „Honeywell ABP DANT 005“ slėgio jutikliui, prijungtam prie „Teensy 4.0“ mikrovaldiklio, aptikti vibraciją, prisilietimą ir didėjantį slėgį. Įsivaizduokite, kad norite naudoti minkštos odos robotus ligoninės aplinkoje. Juos reikėtų reguliariai dezinfekuoti arba keisti odą. Bet kuriuo atveju, tai kainuoja labai daug. Tačiau 3D spausdinimas yra labai keičiamo mastelio procesas, todėl keičiamas dalis galima nebrangiai pagaminti ir lengvai pritvirtinti bei nuimti nuo roboto korpuso. 5. **TPU Pneu – tinklų kaip minkštų robotinių pavarų adityvinė gamyba** > Šiame straipsnyje nagrinėjama termoplastinio poliuretano (TPU) adityvinė gamyba (AM) atsižvelgiant į jo taikymą kaip minkštų robotinių komponentų. Palyginti su kitomis elastingomis AM medžiagomis, TPU pasižymi geresnėmis mechaninėmis savybėmis, atsižvelgiant į stiprumą ir deformaciją. Selektyvaus lazerinio sukepinimo būdu pneumatiniai lenkimo pavaros (pneu – tinklai) yra spausdinami 3D spausdintuvu kaip minkšto roboto atvejo tyrimas ir eksperimentiškai įvertinami atsižvelgiant į deformaciją dėl vidinio slėgio. Stebimas nuotėkis dėl oro sandarumo, priklausantis nuo minimalaus pavarų sienelių storio. > > Norint apibūdinti minkštųjų robotų elgseną, į geometrinius deformacijos modelius, kurie gali būti, pavyzdžiui, analitiniai arba skaitmeniniai, reikia įtraukti hiperelastinių medžiagų aprašymus. Šiame straipsnyje nagrinėjami skirtingi modeliai, apibūdinantys minkštųjų robotinių pavarų lenkimo elgseną. Mechaniniai medžiagų bandymai taikomi siekiant parametrizuoti hiperelastinės medžiagos modelį, skirtą apibūdinti adityviu būdu pagamintą termoplastinį poliuretaną. > > Skaitinis modeliavimas, pagrįstas baigtinių elementų metodu, yra parametruojamas taip, kad apibūdintų pavaros deformaciją, ir palyginamas su neseniai paskelbtu tokios pavaros analitiniu modeliu. Abiejų modelių prognozės palyginamos su eksperimentiniais minkšto robotinio pavaros rezultatais. Nors analitinis modelis pasiekia didesnius nuokrypius, skaitinis modeliavimas prognozuoja lenkimo kampą su vidutiniais 9° nuokrypiais, nors skaitinis modeliavimas užtrunka žymiai ilgiau. Automatizuotoje gamybos aplinkoje minkštieji robotai gali papildyti standžių gamybos sistemų transformaciją į lanksčią ir išmanią gamybą.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 25 d.