TPU მასალის გამოყენება ჰუმანოიდურ რობოტებში

TPU (თერმოპლასტიკური პოლიურეთანი)მას აქვს ისეთი გამორჩეული თვისებები, როგორიცაა მოქნილობა, ელასტიურობა და ცვეთისადმი მდგრადობა, რაც მას ფართოდ გამოყენების საშუალებას აძლევს ჰუმანოიდი რობოტების ძირითად კომპონენტებში, როგორიცაა გარე საფარი, რობოტული ხელები და ტაქტილური სენსორები. ქვემოთ მოცემულია დეტალური ინგლისური მასალები, რომლებიც დალაგებულია ავტორიტეტული აკადემიური ნაშრომებიდან და ტექნიკური ანგარიშებიდან: 1. **ანთროპომორფული რობოტული ხელის დიზაინი და განვითარებაTPU მასალა** > **რეზიუმე**: აქ წარმოდგენილი ნაშრომი ეხება ანთროპომორფული რობოტული ხელის სირთულის ამოხსნას. რობოტიკა ამჟამად ყველაზე განვითარებული სფეროა და ყოველთვის არსებობდა ადამიანის მსგავსი მოქმედებისა და ქცევის იმიტაციის განზრახვა. ანთროპომორფული ხელი ადამიანის მსგავსი ოპერაციების იმიტაციის ერთ-ერთი მიდგომაა. ამ ნაშრომში შემუშავებულია ანთროპომორფული ხელის შემუშავების იდეა 15 თავისუფლების გრადუსით და 5 აქტივატორით, ასევე განხილულია რობოტული ხელის მექანიკური დიზაინი, მართვის სისტემა, შემადგენლობა და თავისებურებები. ხელს აქვს ანთროპომორფული გარეგნობა და ასევე შეუძლია ადამიანის მსგავსი ფუნქციების შესრულება, მაგალითად, მოჭიდება და ხელის ჟესტების წარმოდგენა. შედეგები აჩვენებს, რომ ხელი შექმნილია როგორც ერთი ნაწილი და არ საჭიროებს რაიმე სახის აწყობას და ავლენს შესანიშნავ წონის აწევის უნარს, რადგან ის დამზადებულია მოქნილი თერმოპლასტიკური პოლიურეთანისგან.(TPU) მასალადა მისი ელასტიურობა ასევე უზრუნველყოფს ხელის უსაფრთხოებას ადამიანებთან ურთიერთქმედებისთვის. ეს ხელი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჰუმანოიდურ რობოტში, ასევე პროთეზულ ხელში. აქტივატორების შეზღუდული რაოდენობა კონტროლს ამარტივებს და ხელს ამსუბუქებს. 2. **თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის ზედაპირის მოდიფიკაცია რბილი რობოტული დამჭერის შესაქმნელად ოთხგანზომილებიანი ბეჭდვის მეთოდის გამოყენებით** > ფუნქციური გრადიენტული დანამატის წარმოების განვითარების ერთ-ერთი გზაა რბილი რობოტული დამჭერისთვის ოთხგანზომილებიანი (4D) დაბეჭდილი სტრუქტურების შექმნა, რაც მიიღწევა შედუღებული დეპონირების მოდელირების 3D ბეჭდვისა და რბილი ჰიდროგელის აქტივატორების კომბინაციით. ეს ნაშრომი გვთავაზობს კონცეპტუალურ მიდგომას ენერგოდამოუკიდებელი რბილი რობოტული დამჭერის შესაქმნელად, რომელიც შედგება თერმოპლასტიკური პოლიურეთანისგან (TPU) დამზადებული მოდიფიცირებული 3D დაბეჭდილი დამჭერი სუბსტრატისა და ჟელატინის ჰიდროგელზე დაფუძნებული აქტივატორისგან, რაც საშუალებას იძლევა დაპროგრამებული ჰიგროსკოპიული დეფორმაციისა რთული მექანიკური კონსტრუქციების გამოყენების გარეშე. > > 20%-იანი ჟელატინის ბაზაზე დამზადებული ჰიდროგელის გამოყენება სტრუქტურას რბილ რობოტული ბიომიმეტურ ფუნქციონალურობას ანიჭებს და პასუხისმგებელია დაბეჭდილი ობიექტის ინტელექტუალურ სტიმულ-რეაგირების მექანიკურ ფუნქციონალურობაზე თხევად გარემოში შეშუპების პროცესებზე რეაგირებით. თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის მიზნობრივი ზედაპირის ფუნქციონალიზაცია არგონ-ჟანგბადის გარემოში 90 წამის განმავლობაში, 100 ვატი სიმძლავრით და 26.7 პა წნევით, ხელს უწყობს მისი მიკრორელიეფის ცვლილებებს, რითაც აუმჯობესებს შეშუპებული ჟელატინის ადჰეზიას და სტაბილურობას მის ზედაპირზე. > > 4D დაბეჭდილი ბიოთავსებადი სავარცხლის სტრუქტურების შექმნის რეალიზებული კონცეფცია მაკროსკოპული წყალქვეშა რბილი რობოტული დაჭერისთვის უზრუნველყოფს არაინვაზიურ ლოკალურ დაჭერას, მცირე ზომის ობიექტების ტრანსპორტირებას და ბიოაქტიური ნივთიერებების გამოყოფას წყალში შეშუპების დროს. შესაბამისად, შედეგად მიღებული პროდუქტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც თვითმავალი ბიომიმეტიკური აქტივატორი, ინკაფსულაციის სისტემა ან რბილი რობოტიკა. 3. **3D დაბეჭდილი ჰუმანოიდური რობოტის მკლავის გარე ნაწილების დახასიათება სხვადასხვა ნიმუშითა და სისქით** > ჰუმანოიდური რობოტიკის განვითარებასთან ერთად, უფრო რბილი გარე ნაწილებია საჭირო ადამიანი-რობოტის უკეთესი ურთიერთქმედებისთვის. მეტა-მასალებში აუქსეტური სტრუქტურები რბილი ექსტერიერის შესაქმნელად პერსპექტიული გზაა. ამ სტრუქტურებს უნიკალური მექანიკური თვისებები აქვთ. 3D ბეჭდვა, განსაკუთრებით შედუღებული ძაფების დამზადება (FFF), ფართოდ გამოიყენება ასეთი სტრუქტურების შესაქმნელად. თერმოპლასტიკური პოლიურეთანი (TPU) ფართოდ გამოიყენება FFF-ში მისი კარგი ელასტიურობის გამო. ამ კვლევის მიზანია ჰუმანოიდი რობოტის, Alice III-ისთვის რბილი ექსტერიერის საფარის შემუშავება FFF 3D ბეჭდვის გამოყენებით Shore 95A TPU ძაფით. > > კვლევაში გამოყენებული იქნა თეთრი TPU ძაფი 3D პრინტერით 3DP ჰუმანოიდური რობოტის მკლავების დასამზადებლად. რობოტის მკლავი დაიყო წინამხრის და ზედა მკლავის ნაწილებად. ნიმუშებზე გამოყენებული იქნა სხვადასხვა ნიმუში (მყარი და ხელახლა შემავალი) და სისქე (1, 2 და 4 მმ). ბეჭდვის შემდეგ, მექანიკური თვისებების გასაანალიზებლად ჩატარდა მოხრის, დაჭიმვის და შეკუმშვის ტესტები. შედეგებმა დაადასტურა, რომ ხელახლა შემავალი სტრუქტურა ადვილად მოხრადი იყო მოხრის მრუდის მიმართ და ნაკლებ დატვირთვას მოითხოვდა. შეკუმშვის ტესტებში, ხელახლა შემავალი სტრუქტურა გაუძლებდა დატვირთვას მყარ სტრუქტურასთან შედარებით. > > სამივე სისქის ანალიზის შემდეგ დადასტურდა, რომ 2 მმ სისქის რეინტრანტულ სტრუქტურას შესანიშნავი მახასიათებლები ჰქონდა მოხრის, დაჭიმვისა და შეკუმშვის თვისებების თვალსაზრისით. ამიტომ, 2 მმ სისქის რეინტრანტული ნიმუში უფრო შესაფერისია 3D დაბეჭდილი ჰუმანოიდური რობოტის მკლავის დასამზადებლად. 4. **ეს 3D დაბეჭდილი TPU „რბილი კანის“ ბალიშები რობოტებს დაბალფასიან, მაღალმგრძნობიარე შეხების შეგრძნებას აძლევს** > ილინოისის უნივერსიტეტის ურბანას - შემპეინის მკვლევარებმა შეიმუშავეს დაბალფასიანი გზა, რათა რობოტებს ადამიანის მსგავსი შეხების შეგრძნება მისცენ: 3D დაბეჭდილი რბილი კანის ბალიშები, რომლებიც მექანიკური წნევის სენსორების ფუნქციასაც ასრულებენ. > > ტაქტილური რობოტული სენსორები, როგორც წესი, შეიცავს ელექტრონიკის ძალიან რთულ მასივებს და საკმაოდ ძვირია, მაგრამ ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ფუნქციური, გამძლე ალტერნატივების დამზადება ძალიან იაფად შეიძლება. უფრო მეტიც, რადგან საქმე მხოლოდ 3D პრინტერის რეპროგრამირებას ეხება, იგივე ტექნიკა ადვილად შეიძლება მორგებული იყოს სხვადასხვა რობოტურ სისტემებზე. რობოტული აპარატურა შეიძლება შეიცავდეს დიდ ძალებსა და ბრუნვის მომენტებს, ამიტომ ის საკმაოდ უსაფრთხო უნდა იყოს, თუ ის პირდაპირ ურთიერთქმედებს ადამიანებთან ან გამოიყენება ადამიანურ გარემოში. მოსალოდნელია, რომ რბილი კანი მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს ამ მხრივ, რადგან მისი გამოყენება შესაძლებელია როგორც მექანიკური უსაფრთხოების შესაბამისობისთვის, ასევე ტაქტილური აღქმისთვის. > > გუნდის სენსორი დამზადებულია თერმოპლასტიკური ურეთანის (TPU) ბალიშებით, რომლებიც დაბეჭდილია მზა Raise3D E2 3D პრინტერზე. რბილი გარეთა ფენა ფარავს ღრუ შემავსებელ მონაკვეთს და როდესაც გარეთა ფენა შეკუმშულია, შიგნით ჰაერის წნევა შესაბამისად იცვლება - რაც საშუალებას აძლევს Honeywell ABP DANT 005 წნევის სენსორს, რომელიც დაკავშირებულია Teensy 4.0 მიკროკონტროლერთან, აღმოაჩინოს ვიბრაცია, შეხება და მზარდი წნევა. წარმოიდგინეთ, რომ გსურთ გამოიყენოთ რბილი კანის მქონე რობოტები საავადმყოფოს გარემოში დასახმარებლად. მათ რეგულარული დეზინფექცია დასჭირდებათ, ან კანის რეგულარული შეცვლა. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს უზარმაზარი ხარჯია. თუმცა, 3D ბეჭდვა ძალიან მასშტაბირებადი პროცესია, ამიტომ ურთიერთშემცვლელი ნაწილების დამზადება იაფად და მარტივად შეიძლება დამაგრდეს და მოხსნას რობოტის კორპუსიდან. 5. **TPU Pneu – ბადეების, როგორც რბილი რობოტული აქტივატორების, დანამატური წარმოება** > ამ ნაშრომში თერმოპლასტიკური პოლიურეთანის (TPU) დანამატური წარმოება (AM) შესწავლილია მისი, როგორც რბილი რობოტული კომპონენტების გამოყენების კონტექსტში. სხვა ელასტიურ AM მასალებთან შედარებით, TPU ავლენს უმაღლეს მექანიკურ თვისებებს სიმტკიცისა და დეფორმაციის თვალსაზრისით. შერჩევითი ლაზერული სინთეზირებით, პნევმატური მოხრის აქტივატორები (pneu – ბადეები) იბეჭდება 3D-ზე, როგორც რბილი რობოტის შემთხვევის შესწავლა და ექსპერიმენტულად ფასდება შიდა წნევაზე გადახრის მიმართ. ჰაერის შებოჭილობის გამო გაჟონვა შეინიშნება აქტივატორების მინიმალური კედლის სისქის ფუნქციის სახით. > > რბილი რობოტიკის ქცევის აღსაწერად, ჰიპერელასტიური მასალების აღწერილობები უნდა იყოს ჩართული გეომეტრიულ დეფორმაციის მოდელებში, რომლებიც შეიძლება იყოს - მაგალითად - ანალიტიკური ან რიცხვითი. ეს ნაშრომი შეისწავლის სხვადასხვა მოდელს რბილი რობოტული აქტივატორის მოხრის ქცევის აღსაწერად. მექანიკური მასალის ტესტები გამოიყენება ჰიპერელასტიური მასალის მოდელის პარამეტრიზაციისთვის, რათა აღიწეროს დანამატებით წარმოებული თერმოპლასტიკური პოლიურეთანი. > > სასრული ელემენტების მეთოდზე დაფუძნებული რიცხვითი სიმულაცია პარამეტრიზებულია აქტივატორის დეფორმაციის აღსაწერად და შედარებულია ასეთი აქტივატორისთვის ახლახან გამოქვეყნებულ ანალიტიკურ მოდელთან. ორივე მოდელის პროგნოზი შედარებულია რბილი რობოტული აქტივატორის ექსპერიმენტულ შედეგებთან. მიუხედავად იმისა, რომ ანალიტიკური მოდელით მიიღწევა უფრო დიდი გადახრები, რიცხვითი სიმულაცია პროგნოზირებს მოხრის კუთხეს საშუალოდ 9° გადახრით, თუმცა რიცხვითი სიმულაციების გამოთვლას მნიშვნელოვნად მეტი დრო სჭირდება. ავტომატიზირებულ წარმოების გარემოში, რბილი რობოტიკა შეიძლება შეავსოს ხისტი წარმოების სისტემების ტრანსფორმაციას მოქნილ და ჭკვიან წარმოებაზე.