TPU (termoplastne polüuretaan)omab silmapaistvaid omadusi nagu paindlikkus, elastsus ja kulumiskindlus, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt humanoidrobotite põhikomponentides, nagu väliskatted, robotkäed ja puutetundlikud andurid. Allpool on üksikasjalikud ingliskeelsed materjalid, mis on sorteeritud autoriteetsetest akadeemilistest töödest ja tehnilistest aruannetest: 1. **Antropomorfse robotkäe disain ja arendus, kasutades…TPU materjal** > **Abstrakt**：Siin esitatud artikkel käsitleb antropomorfse robotkäe keerukuse lahendamist. Robootika on tänapäeval kõige arenenum valdkond ning alati on olnud eesmärk jäljendada inimese sarnaseid liigutusi ja käitumist. Antropomorfne käsi on üks lähenemisviise inimese sarnaste toimingute jäljendamiseks. Selles artiklis on välja töötatud idee arendada antropomorfne käsi 15 vabadusastme ja 5 ajamiga, samuti on arutatud robotkäe mehaanilist konstruktsiooni, juhtimissüsteemi, koostist ja iseärasusi. Käel on antropomorfne välimus ja see suudab täita ka inimese sarnaseid funktsioone, näiteks haaret ja käeliigutusi. Tulemused näitavad, et käsi on kujundatud ühes tükis ega vaja mingit kokkupanekut ning sellel on suurepärane raskuste tõstevõime, kuna see on valmistatud painduvast termoplastilisest polüuretaanist.(TPU) materjalja selle elastsus tagab ka käe ohutuse inimestega suhtlemisel. Seda kätt saab kasutada nii humanoidrobotis kui ka proteesikäes. Piiratud arv ajamite muudab juhtimise lihtsamaks ja käe kergemaks. 2. **Termoplastse polüuretaanpinna modifitseerimine pehme robothaaratsi loomiseks neljamõõtmelise printimismeetodi abil** > Üks funktsionaalse gradiendi lisandite tootmise arendamise suund on neljamõõtmeliste (4D) trükitud struktuuride loomine pehme robothaaratsi jaoks, mis saavutatakse sulatatud sadestamise modelleerimise 3D-printimise kombineerimisel pehmete hüdrogeellajamitega. See töö pakub välja kontseptuaalse lähenemisviisi energiasõltumatu pehme robothaaratsi loomiseks, mis koosneb modifitseeritud 3D-prinditud hoidiku aluspinnast, mis on valmistatud termoplastilisest polüuretaanist (TPU) ja želatiinhüdrogeelil põhinevast ajamist, võimaldades programmeeritud hügroskoopset deformatsiooni ilma keerukaid mehaanilisi konstruktsioone kasutamata. > > 20% želatiinipõhise hüdrogeeli kasutamine annab struktuurile pehme robotbiomimeetilise funktsionaalsuse ja vastutab trükitud objekti intelligentse stiimulile reageeriva mehaanilise funktsionaalsuse eest, reageerides vedelas keskkonnas paisumisprotsessidele. Termoplastse polüuretaani sihipärane pinnafunktsionaliseerimine argoon-hapnik keskkonnas 90 sekundi jooksul võimsusel 100 W ja rõhul 26,7 Pa hõlbustab muutusi selle mikroreljeefis, parandades seeläbi paisunud želatiini adhesiooni ja stabiilsust selle pinnal. > > Makroskoopilise veealuse pehme robothaaratsi jaoks mõeldud 4D-prinditud bioühilduvate kammstruktuuride loomise kontseptsioon võimaldab mitteinvasiivset lokaalset haardumist, väikeste objektide transportimist ja vees paisumisel bioaktiivsete ainete vabastamist. Saadud toodet saab seega kasutada iseliikuva biomimeetilise ajamina, kapseldussüsteemina või pehme robootikana. 3. **Erinevate mustrite ja paksustega 3D-prinditud humanoidrobotkäe välisosade iseloomustus** > Humanoidrobootika arenguga kaasneb inimese ja roboti paremaks interaktsiooniks vaja pehmemaid välispindu. Metamaterjalide aukseetilised struktuurid on paljulubav viis pehmete välispindade loomiseks. Nendel struktuuridel on ainulaadsed mehaanilised omadused. Selliste struktuuride loomiseks kasutatakse laialdaselt 3D-printimist, eriti sulatatud filamentide valmistamist (FFF). Termoplastset polüuretaani (TPU) kasutatakse FFF-is tavaliselt oma hea elastsuse tõttu. Selle uuringu eesmärk on välja töötada humanoidrobotile Alice III pehme väliskate, kasutades FFF 3D-printimist Shore 95A TPU-filamenti abil. > > Uuringus kasutati valget TPU-filamenti ja 3D-printerit 3DP humanoidrobotkäte valmistamiseks. Robotikäsi jagati küünarvarre- ja õlavarreosadeks. Proovidele kanti erinevad mustrid (tahke ja tagasisisene) ja paksused (1, 2 ja 4 mm). Pärast printimist viidi läbi painde-, tõmbe- ja survekatsed mehaaniliste omaduste analüüsimiseks. Tulemused kinnitasid, et tagasisisenevat struktuuri oli lihtne paindekõvera suunas painutada ja see vajas vähem pinget. Survekatsetes suutis tagasisisenevat struktuuri koormusele vastu pidada võrreldes tahke struktuuriga. > > Pärast kõigi kolme paksuse analüüsimist kinnitati, et 2 mm paksusel tagasisiseneval struktuuril olid suurepärased omadused painde-, tõmbe- ja surveomaduste osas. Seega sobib 2 mm paksune taassisenemismuster paremini 3D-prinditud humanoidrobotkäe tootmiseks. 4. **Need 3D-prinditud TPU-st „pehme nahaga“ padjad annavad robotitele odava ja ülitundliku puutetundlikkuse** > Illinoisi Ülikooli Urbana – Champaigni teadlased on välja mõelnud odava viisi, kuidas anda robotitele inimlaadne puutetundlikkus: 3D-prinditud pehme nahaga padjad, mis toimivad ka mehaaniliste rõhuanduritena. > > Taktiilsed robotandurid sisaldavad tavaliselt väga keerulisi elektroonikamassiive ja on üsna kallid, kuid oleme näidanud, et funktsionaalseid ja vastupidavaid alternatiive saab valmistada väga odavalt. Lisaks, kuna tegemist on vaid 3D-printeri ümberprogrammeerimisega, saab sama tehnikat hõlpsasti kohandada erinevatele robotisüsteemidele. Robotiriistvara võib hõlmata suuri jõude ja pöördemomente, seega tuleb see muuta üsna ohutuks, kui see hakkab kas inimestega otse suhtlema või seda kasutatakse inimkeskkonnas. Eeldatakse, et pehmel nahal on selles osas oluline roll, kuna seda saab kasutada nii mehaanilise ohutuse tagamiseks kui ka puutetundlikkuse tagamiseks. > > Meeskonna andur on valmistatud termoplastilisest uretaanist (TPU) trükitud patjade abil, kasutades standardset Raise3D E2 3D-printerit. Pehme välimine kiht katab õõnsat täiteosa ja välimise kihi kokkusurumisel muutub vastavalt ka sees olev õhurõhk, mis võimaldab Teensy 4.0 mikrokontrolleriga ühendatud Honeywell ABP DANT 005 rõhuanduril tuvastada vibratsiooni, puudutust ja suurenevat rõhku. Kujutage ette, et soovite haiglakeskkonnas abiks kasutada pehme nahaga roboteid. Neid tuleks regulaarselt desinfitseerida või nahka regulaarselt vahetada. Mõlemal juhul on kulud suured. 3D-printimine on aga väga skaleeritav protsess, seega saab vahetatavaid osi odavalt valmistada ja roboti korpusele hõlpsalt kinnitada ja eemaldada. 5. **TPU Pneu-võrkude lisandite tootmine pehmete robotajamitena** > Selles artiklis uuritakse termoplastilise polüuretaani (TPU) lisandite tootmist (AM) selle rakendamise kontekstis pehmete robotkomponentidena. Võrreldes teiste elastsete AM-materjalidega on TPU-l paremad mehaanilised omadused tugevuse ja deformatsiooni osas. Selektiivse lasersintramise abil prinditakse pneumaatilised painutusajamid (pneumo-võrgud) 3D-printimise teel pehme roboti juhtumiuuringuna ja hinnatakse eksperimentaalselt nende läbipaindet siserõhu suhtes. Õhutihedusest tingitud leket vaadeldakse ajamite minimaalse seina paksuse funktsioonina. > > Pehme roboti käitumise kirjeldamiseks tuleb geomeetrilistesse deformatsioonimudelitesse lisada hüperelastse materjali kirjeldused, mis võivad olla näiteks analüütilised või numbrilised. Selles artiklis uuritakse erinevaid mudeleid pehme robotajami paindekäitumise kirjeldamiseks. Hüperelastse materjali mudeli parameetriseerimiseks kasutatakse mehaanilisi materjalikatseid aditiivselt toodetud termoplastilise polüuretaani kirjeldamiseks. > > Lõplike elementide meetodil põhinev numbriline simulatsioon parameetriseeritakse ajami deformatsiooni kirjeldamiseks ja võrreldakse seda hiljuti avaldatud analüütilise mudeliga sellise ajami jaoks. Mõlema mudeli ennustusi võrreldakse pehme robotajami eksperimentaalsete tulemustega. Kuigi analüütilise mudeli abil saavutatakse suuremad kõrvalekalded, ennustab numbriline simulatsioon paindenurka keskmise hälbega 9°, kuigi numbriliste simulatsioonide arvutamine võtab oluliselt kauem aega. Automatiseeritud tootmiskeskkonnas saab pehme robootika täiendada jäikade tootmissüsteemide ümberkujundamist agiilseks ja nutikaks tootmiseks.
Postituse aeg: 25. november 2025