TPU (termoplastyczny poliuretan)Posiada wyjątkowe właściwości, takie jak elastyczność, sprężystość i odporność na zużycie, dzięki czemu jest szeroko stosowany w kluczowych elementach robotów humanoidalnych, takich jak obudowy zewnętrzne, dłonie robota i czujniki dotykowe. Poniżej znajdują się szczegółowe materiały w języku angielskim, wyselekcjonowane z uznanych prac naukowych i raportów technicznych: 1. **Projekt i rozwój antropomorficznej dłoni robota z wykorzystaniemMateriał TPU** > **Streszczenie**: Przedstawiony artykuł podejmuje próby rozwiązania problemu złożoności antropomorficznej robotycznej ręki. Robotyka jest obecnie najbardziej zaawansowaną dziedziną, a naśladowanie ludzkich ruchów i zachowań zawsze było celem. Antropomorficzna ręka to jedno z podejść do imitacji ludzkich operacji. W niniejszym artykule opracowano koncepcję opracowania antropomorficznej ręki o 15 stopniach swobody i 5 siłownikach, a także omówiono konstrukcję mechaniczną, system sterowania, skład i specyfikę robotycznej ręki. Ręka ma antropomorficzny wygląd i może również wykonywać funkcje typowe dla człowieka, na przykład chwyt i gestykulację. Wyniki pokazują, że dłoń jest zaprojektowana jako jedna część i nie wymaga żadnego montażu, a ponadto charakteryzuje się doskonałą zdolnością do podnoszenia ciężarów, ponieważ jest wykonana z elastycznego termoplastycznego poliuretanu.Materiał (TPU), a jej elastyczność zapewnia również bezpieczeństwo dłoni w interakcji z ludźmi. Ta dłoń może być używana w robocie humanoidalnym, jak i w protezie dłoni. Ograniczona liczba siłowników sprawia, że sterowanie jest prostsze, a dłoń lżejsza. 2. **Modyfikacja powierzchni termoplastycznego poliuretanu w celu stworzenia miękkiego chwytaka robotycznego przy użyciu metody drukowania czterowymiarowego** > Jedną z dróg rozwoju funkcjonalnego wytwarzania przyrostowego z gradientem jest tworzenie czterowymiarowych (4D) drukowanych struktur do miękkiego chwytania robota, uzyskanych przez połączenie drukowania 3D metodą osadzania topionego materiału z miękkimi siłownikami hydrożelowymi. W tej pracy zaproponowano koncepcyjne podejście do tworzenia niezależnego energetycznie miękkiego chwytaka robotycznego, składającego się ze zmodyfikowanego podłoża uchwytu drukowanego w 3D, wykonanego z termoplastycznego poliuretanu (TPU) i siłownika na bazie żelatyny hydrożelowej, umożliwiającego programowaną deformację higroskopijną bez stosowania złożonych konstrukcji mechanicznych. > > Zastosowanie 20% hydrożelu na bazie żelatyny nadaje strukturze miękką, robotyczną funkcjonalność biomimetyczną i odpowiada za inteligentną, reagującą na bodźce funkcjonalność mechaniczną drukowanego obiektu poprzez reagowanie na procesy pęcznienia w środowisku ciekłym. Celowa funkcjonalizacja powierzchni termoplastycznego poliuretanu w środowisku argonowo-tlenowym przez 90 s, przy mocy 100 W i ciśnieniu 26,7 Pa, ułatwia zmiany w jego mikrorzeźbie, poprawiając w ten sposób przyczepność i stabilność spęczniałej żelatyny na jej powierzchni. > > Zrealizowana koncepcja tworzenia drukowanych w 4D biokompatybilnych struktur grzebieniowych do makroskopowego, miękkiego chwytania pod wodą może zapewnić nieinwazyjny, lokalny chwyt, transport małych przedmiotów i uwalnianie substancji bioaktywnych po pęcznieniu w wodzie. Powstały produkt może zatem być wykorzystywany jako samowystarczalny siłownik biomimetyczny, system enkapsulacji lub element miękkiej robotyki. 3. **Charakterystyka części zewnętrznych ramienia robota humanoidalnego wydrukowanego w 3D o różnych wzorach i grubościach** > Wraz z rozwojem robotyki humanoidalnej potrzebne są bardziej miękkie powierzchnie zewnętrzne dla lepszej interakcji człowiek-robot. Struktury auksetyczne w metamateriałach są obiecującym sposobem na tworzenie miękkich powierzchni zewnętrznych. Struktury te mają unikalne właściwości mechaniczne. Druk 3D, zwłaszcza technologia wytwarzania z topionego materiału (FFF), jest szeroko stosowana do tworzenia takich struktur. Termoplastyczny poliuretan (TPU) jest powszechnie stosowany w technologii FFF ze względu na swoją dobrą elastyczność. Celem tego badania jest opracowanie miękkiej zewnętrznej osłony dla robota humanoidalnego Alice III przy użyciu technologii druku 3D FFF z filamentem TPU o twardości Shore'a 95A. > > W badaniu wykorzystano biały filament TPU z drukarką 3D do wytworzenia ramion robota humanoidalnego 3DP. Ramię robota podzielono na przedramię i górną część ramienia. Do próbek zastosowano różne wzory (jednolite i wklęsłe) i grubości (1, 2 i 4 mm). Po wydrukowaniu przeprowadzono testy zginania, rozciągania i ściskania w celu analizy właściwości mechanicznych. Wyniki potwierdziły, że struktura wklęsła była łatwo gięta w kierunku krzywej zginania i wymagała mniejszego naprężenia. W testach ściskania struktura wklęsła była w stanie wytrzymać obciążenie w porównaniu ze strukturą stałą. > > Po przeanalizowaniu wszystkich trzech grubości potwierdzono, że struktura wklęsła o grubości 2 mm miała doskonałe właściwości pod względem zginania, rozciągania i ściskania. Dlatego wzór wklęsły o grubości 2 mm jest bardziej odpowiedni do produkcji ramienia robota humanoidalnego drukowanego w 3D. 4. **Te drukowane w 3D nakładki TPU „Soft Skin” zapewniają robotom niedrogi, wysoce wrażliwy zmysł dotyku** > Naukowcy z University of Illinois Urbana – Champaign opracowali niedrogi sposób na zapewnienie robotom ludzkiego zmysłu dotyku: drukowane w 3D nakładki z miękkiej skóry, które pełnią również funkcję mechanicznych czujników nacisku. > > Dotykowe czujniki robotyczne zazwyczaj zawierają bardzo skomplikowane układy elektroniczne i są dość drogie, ale pokazaliśmy, że funkcjonalne i trwałe alternatywy można stworzyć bardzo tanio. Co więcej, ponieważ jest to kwestia przeprogramowania drukarki 3D, tę samą technikę można łatwo dostosować do różnych systemów robotycznych. Sprzęt robotyczny może generować duże siły i momenty obrotowe, dlatego musi być w pełni bezpieczny, jeśli ma bezpośrednio oddziaływać na ludzi lub być używany w środowisku ludzkim. Oczekuje się, że miękka skóra odegra w tym względzie ważną rolę, ponieważ może być wykorzystywana zarówno do zapewnienia zgodności z normami bezpieczeństwa mechanicznego, jak i do wykrywania dotyku. > > Czujnik zespołu został wykonany z padów drukowanych z termoplastycznego uretanu (TPU) na standardowej drukarce 3D Raise3D E2. Miękka warstwa zewnętrzna pokrywa pustą sekcję wypełnienia, a gdy warstwa zewnętrzna jest sprężana, ciśnienie powietrza wewnątrz odpowiednio się zmienia – umożliwiając czujnikowi ciśnienia Honeywell ABP DANT 005 podłączonemu do mikrokontrolera Teensy 4.0 wykrywanie wibracji, dotyku i wzrostu nacisku. Wyobraź sobie, że chcesz używać robotów o miękkiej skórze do pomocy w warunkach szpitalnych. Musiałyby być regularnie dezynfekowane lub skóra musiałaby być regularnie wymieniana. Tak czy inaczej, koszty są ogromne. Jednak druk 3D jest bardzo skalowalnym procesem, więc wymienne części mogą być niedrogo wytwarzane i łatwo zatrzaskiwane na korpusie robota. 5. **Wytwarzanie addytywne TPU Pneu-Nets jako miękkich siłowników robotycznych** > W tym artykule, wytwarzanie addytywne (AM) termoplastycznego poliuretanu (TPU) jest badane w kontekście jego zastosowania jako miękkich komponentów robotycznych. W porównaniu z innymi elastycznymi materiałami AM, TPU wykazuje lepsze właściwości mechaniczne pod względem wytrzymałości i odkształcenia. Poprzez selektywne spiekanie laserowe pneumatyczne siłowniki gięcia (pneu-Nets) są drukowane w 3D jako studium przypadku miękkiego robota i eksperymentalnie oceniane pod względem ugięcia względem ciśnienia wewnętrznego. Wyciek spowodowany szczelnością powietrza jest obserwowany jako funkcja minimalnej grubości ścianek siłowników. > > Aby opisać zachowanie miękkiej robotyki, opisy materiałów hiperelastycznych muszą zostać włączone do modeli odkształceń geometrycznych, które mogą być — na przykład — analityczne lub numeryczne. W niniejszym artykule analizowane są różne modele opisujące zachowanie się miękkiego siłownika robota podczas zginania. Testy mechanicznego materiału zastosowano do parametryzacji modelu materiału hiperelastycznego, aby opisać wytwarzany addytywnie poliuretan termoplastyczny. > > Symulacja numeryczna oparta na metodzie elementów skończonych została sparametryzowana w celu opisania odkształcenia siłownika i porównana z niedawno opublikowanym modelem analitycznym dla takiego siłownika. Oba przewidywania modelu porównano z wynikami eksperymentalnymi miękkiego siłownika robota. Podczas gdy model analityczny osiąga większe odchylenia, symulacja numeryczna przewiduje kąt zgięcia ze średnimi odchyleniami 9°, chociaż obliczenia symulacji numerycznych trwają znacznie dłużej. W zautomatyzowanym środowisku produkcyjnym miękka robotyka może uzupełniać transformację sztywnych systemów produkcyjnych w kierunku zwinnej i inteligentnej produkcji.
Czas publikacji: 25-11-2025