TPU (Термопластик полиуретан)уян хатан байдал, уян хатан чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдал зэрэг гайхалтай шинж чанартай тул гаднах бүрхүүл, робот гар, хүрэлцэх мэдрэгч зэрэг хүн дүрст роботын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. Доор нэр хүндтэй эрдэм шинжилгээний өгүүлэл, техникийн тайлангаас эрэмбэлэн авсан дэлгэрэнгүй англи хэл дээрх материалыг дор дурдлаа: 1. **Антропоморф робот гар ашиглан зохион бүтээх, хөгжүүлэхTPU материал** > **Товч агуулга**: Энд танилцуулсан өгүүлэл нь хүн дүрст робот гарын нарийн төвөгтэй байдлыг шийдвэрлэх арга барилыг харуулж байна. Робот техник нь одоо хамгийн хөгжиж буй салбар бөгөөд хүн шиг үйлдэл, зан үйлийг дуурайх зорилготой байсан. Хүн дүрст гар нь хүн шиг үйлдлийг дуурайх аргуудын нэг юм. Энэхүү өгүүлэлд 15 градусын эрх чөлөө, 5 хөдөлгүүртэй хүн дүрст гарыг хөгжүүлэх санааг боловсруулсан бөгөөд робот гарын механик дизайн, удирдлагын систем, найрлага, онцлог шинж чанаруудыг хэлэлцсэн болно. Гар нь хүн дүрст төрхтэй бөгөөд атгах, гарын дохио зангаа дүрслэх гэх мэт хүн шиг функцийг гүйцэтгэж чаддаг. Үр дүнгээс харахад гар нь нэг хэсэг байдлаар бүтээгдсэн бөгөөд ямар ч угсралт шаарддаггүй бөгөөд уян хатан термопластик полиуретанаар хийгдсэн тул маш сайн жин өргөх чадвартай.(TPU) материал, мөн түүний уян хатан чанар нь гар нь хүмүүстэй харилцахад аюулгүй гэдгийг баталгаажуулдаг. Энэ гарыг хүн дүрст робот болон хиймэл гарт ашиглаж болно. Хязгаарлагдмал тооны хөдөлгүүр нь удирдлагыг хялбарчилж, гарыг хөнгөн болгодог. 2. **Дөрвөн хэмжээст хэвлэх аргыг ашиглан зөөлөн робот бариул үүсгэхийн тулд термопластик полиуретан гадаргууг өөрчлөх** > Функциональ градиент нэмэлт үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх нэг арга бол зөөлөн робот бариул хийх дөрвөн хэмжээст (4D) хэвлэмэл бүтцийг бий болгох явдал юм. Үүнийг хайлуулсан тунадасны загварчлалын 3D хэвлэлтийг зөөлөн гидрогель хөдөлгүүртэй хослуулснаар олж авдаг. Энэхүү бүтээл нь термопластик полиуретан (TPU)-аар хийсэн өөрчлөгдсөн 3D хэвлэмэл суурь болон желатин гидрогель дээр суурилсан хөдөлгүүрээс бүрдэх энергийн хамааралгүй зөөлөн робот бариул үүсгэх концепцийн аргыг санал болгож байгаа бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй механик бүтэц ашиглахгүйгээр гигроскопийн деформацийг програмчлах боломжийг олгодог. > > 20% желатин дээр суурилсан гидрогель ашиглах нь бүтэцэд зөөлөн робот биомиметик функцийг өгдөг бөгөөд шингэн орчинд хавагнах процесст хариу үйлдэл үзүүлснээр хэвлэсэн объектын ухаалаг өдөөлт-хариу үйлдэл үзүүлэх механик функцийг хариуцдаг. Термопластик полиуретаныг аргон-хүчилтөрөгчийн орчинд 90 секундын турш, 100 ватт хүч чадал, 26.7 па даралттайгаар гадаргуугийн функциональчлал нь түүний микрорелифийн өөрчлөлтийг хөнгөвчилж, улмаар хавдсан желатины гадаргуу дээрх наалдац, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг. > > Макроскопийн усан доорх зөөлөн робот атгах зориулалттай 4D хэвлэсэн био нийцтэй сам бүтэц бий болгох бодит ойлголт нь инвазив бус орон нутгийн атгах чадварыг хангаж, жижиг объектуудыг зөөвөрлөж, усанд хавдах үед био идэвхт бодисыг ялгаруулж чаддаг. Тиймээс үүссэн бүтээгдэхүүнийг өөрөө ажилладаг биомиметик хөдөлгүүр, капсулжуулалтын систем эсвэл зөөлөн робот техник болгон ашиглаж болно. 3. **Төрөл бүрийн хээ, зузаантай 3D хэвлэсэн хүн хэлбэртэй робот гарны гаднах эд ангийн онцлог** > Хүн хэлбэртэй робот техникийн хөгжлөөр хүн-роботын харилцан үйлчлэлийг сайжруулахын тулд илүү зөөлөн гадна тал шаардлагатай болсон. Мета материалын туслах бүтэц нь зөөлөн гаднах бүтцийг бий болгох ирээдүйтэй арга юм. Эдгээр бүтэц нь өвөрмөц механик шинж чанартай байдаг. Ийм бүтцийг бий болгоход 3D хэвлэх, ялангуяа хайлсан судалтай үйлдвэрлэл (FFF) өргөн хэрэглэгддэг. Термопластик полиуретан (TPU) нь уян хатан чанар сайтай тул FFF-д түгээмэл хэрэглэгддэг. Энэхүү судалгаа нь Shore 95A TPU судалтай FFF 3D хэвлэх аргыг ашиглан хүн дүрст робот Alice III-ийн зөөлөн гаднах бүрхүүлийг боловсруулах зорилготой юм. > > Судалгаанд 3DP хүн дүрст роботын гарыг үйлдвэрлэхийн тулд 3D хэвлэгчтэй цагаан TPU судалтай ашигласан. Роботын гарыг шуу болон дээд гарын хэсгүүдэд хуваасан. Дээжид өөр өөр хэв маяг (хатуу ба дахин оруулагч) болон зузаан (1, 2, 4 мм) хэрэглэсэн. Хэвлэсний дараа механик шинж чанарыг шинжлэхийн тулд нугалах, сунгах, шахах туршилтуудыг хийсэн. Үр дүнгээс харахад дахин оруулагч бүтэц нь нугалах муруй руу амархан нугалж, бага стресс шаарддаг болохыг баталсан. Шахалтын туршилтаар дахин оруулагч бүтэц нь хатуу бүтэцтэй харьцуулахад ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байв. > > Гурван зузааныг шинжилсний дараа 2 мм зузаантай дахин нэвтрэх бүтэц нь нугалах, сунгах, шахах шинж чанарын хувьд маш сайн шинж чанартай болохыг баталсан. Тиймээс 2 мм зузаантай дахин нэвтрэх хээ нь 3D хэвлэсэн хүн хэлбэртэй роботын гар үйлдвэрлэхэд илүү тохиромжтой. 4. **Эдгээр 3D хэвлэсэн TPU “Зөөлөн арьс” дэвсгэр нь роботуудад хямд өртөгтэй, өндөр мэдрэмжтэй хүрэлцэх мэдрэмжийг өгдөг** > Иллинойс Урбана-Шампейн Их Сургуулийн судлаачид роботуудад хүн шиг хүрэлцэх мэдрэмжийг өгөх хямд өртөгтэй аргыг боловсруулсан: механик даралтын мэдрэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг 3D хэвлэсэн зөөлөн арьсан дэвсгэр. > > Хүрэлцэх робот мэдрэгч нь ихэвчлэн маш нарийн төвөгтэй электроникийн массивуудыг агуулдаг бөгөөд нэлээд үнэтэй боловч бид ажиллагаатай, удаан эдэлгээтэй хувилбаруудыг маш хямд үнээр хийж болохыг харуулсан. Түүнээс гадна, энэ нь зөвхөн 3D хэвлэгчийг дахин програмчлах тухай асуудал тул ижил техникийг өөр өөр робот системд хялбархан тохируулж болно. Робот техник хангамж нь их хэмжээний хүч болон эргүүлэх хүчийг шаарддаг тул хүмүүстэй шууд харьцах эсвэл хүний орчинд ашиглах тохиолдолд аюулгүй байдлыг хангах шаардлагатай. Зөөлөн арьс нь механик аюулгүй байдлын шаардлага болон хүрэлцэхүйн мэдрэмжийн аль алинд нь ашиглагдаж болох тул энэ тал дээр чухал үүрэг гүйцэтгэнэ гэж найдаж байна. > > Багийн мэдрэгчийг Raise3D E2 3D хэвлэгч дээр термопластик уретан (TPU)-аас хэвлэсэн дэвсгэр ашиглан хийсэн. Зөөлөн гаднах давхарга нь хөндий дүүргэлтийн хэсгийг хамардаг бөгөөд гаднах давхаргыг шахах үед доторх агаарын даралт өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь Teensy 4.0 микроконтроллертой холбогдсон Honeywell ABP DANT 005 даралтын мэдрэгч нь чичиргээ, хүрэлт болон нэмэгдэж буй даралтыг илрүүлэх боломжийг олгодог. Эмнэлгийн нөхцөлд туслахын тулд зөөлөн арьстай роботуудыг ашиглахыг хүсч байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Тэдгээрийг тогтмол ариутгах эсвэл арьсыг тогтмол солих шаардлагатай болно. Аль ч тохиолдолд асар их зардал гардаг. Гэсэн хэдий ч 3D хэвлэх нь маш өргөтгөх боломжтой процесс тул сольж болох эд ангиудыг хямд үнээр хийж, роботын их бие дээр амархан бэхлэх боломжтой. 5. **Зөөлөн робот хөдөлгүүр болгон TPU Pneu – Торыг нэмэлтээр үйлдвэрлэх** > Энэхүү өгүүлэлд термопластик полиуретан (TPU)-ийн нэмэлт үйлдвэрлэл (AM)-ийг зөөлөн робот бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглах хүрээнд судалсан болно. Бусад уян хатан AM материалуудтай харьцуулахад TPU нь бат бэх ба суналтын хувьд илүү сайн механик шинж чанарыг харуулдаг. Сонгомол лазер хайлуулах аргаар хийн нугаралтын хөдөлгүүрийг (pneu – тор) зөөлөн роботын кейс судалгаа болгон 3D хэвлэж, дотоод даралтын хазайлтын талаар туршилтаар үнэлдэг. Агаарын нягтралаас үүдэлтэй алдагдал нь хөдөлгүүрийн хамгийн бага ханын зузааны функц гэж ажиглагддаг. > > Зөөлөн роботын зан төлөвийг тодорхойлохын тулд гиперуян материалын тодорхойлолтыг геометрийн деформацийн загварт оруулах шаардлагатай бөгөөд энэ нь жишээлбэл аналитик эсвэл тоон байж болно. Энэхүү өгүүлэлд зөөлөн робот хөдөлгүүрийн нугаралтын зан төлөвийг тодорхойлохын тулд өөр өөр загваруудыг судалсан болно. Нэмэлтээр үйлдвэрлэсэн термопластик полиуретаныг тодорхойлохын тулд гиперуян материалын загварыг параметржүүлэхийн тулд механик материалын туршилтыг ашигладаг. > > Хязгаарлагдмал элементийн аргад суурилсан тоон симуляцийг хөдөлгүүрийн хэв гажилтыг тодорхойлохын тулд параметржүүлж, ийм хөдөлгүүрийн саяхан нийтлэгдсэн аналитик загвартай харьцуулдаг. Загварын хоёр таамаглалыг зөөлөн робот хөдөлгүүрийн туршилтын үр дүнтэй харьцуулсан болно. Аналитик загвараар илүү их хазайлт гардаг ч тоон симуляци нь нугаралтын өнцгийг 9° дундаж хазайлттайгаар урьдчилан таамагладаг боловч тоон симуляци нь тооцоололд мэдэгдэхүйц удаан хугацаа шаардагддаг. Автоматжуулсан үйлдвэрлэлийн орчинд зөөлөн робот техник нь хатуу үйлдвэрлэлийн системийг уян хатан, ухаалаг үйлдвэрлэл рүү шилжүүлэх боломжийг нөхөж чаддаг.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 11-р сарын 25