TPU (poliuretan termoplastic)are proprietăți remarcabile, cum ar fi flexibilitatea, elasticitatea și rezistența la uzură, ceea ce o face utilizată pe scară largă în componente cheie ale roboților umanoizi, cum ar fi capacele exterioare, mâinile robotice și senzorii tactili. Mai jos sunt materiale detaliate în limba engleză, sortate din lucrări academice autorizate și rapoarte tehnice: 1. **Proiectarea și dezvoltarea unei mâini robotice antropomorfe folosindMaterial TPU** > **Rezumat**：Lucrarea prezentată aici abordează rezolvarea complexității unei mâini robotice antropomorfe. Robotica este acum domeniul cel mai avansat și a existat întotdeauna intenția de a imita acționarea și comportamentul uman. O mână antropomorfă este una dintre abordările pentru a imita operațiunile umane. În această lucrare, a fost elaborată ideea dezvoltării unei mâini antropomorfe cu 15 grade de libertate și 5 actuatoare, precum și au fost discutate designul mecanic, sistemul de control, compoziția și particularitățile mâinii robotice. Mâna are un aspect antropomorf și poate îndeplini, de asemenea, funcționalități umane, de exemplu, prinderea și reprezentarea gesturilor mâinii. Rezultatele arată că mâna este proiectată ca o singură parte și nu necesită niciun fel de asamblare și prezintă o capacitate excelentă de ridicare a greutății, deoarece este fabricată din poliuretan termoplastic flexibil.material (TPU)...iar elasticitatea sa asigură, de asemenea, că mâna este sigură și pentru interacțiunea cu oamenii. Această mână poate fi utilizată atât într-un robot umanoid, cât și ca o mână protetică. Numărul limitat de actuatoare face controlul mai simplu, iar mâna mai ușoară. 2. **Modificarea unei suprafețe din poliuretan termoplastic pentru crearea unui dispozitiv de prindere robotic moale folosind o metodă de imprimare cvadridimensională** > Una dintre căile pentru dezvoltarea fabricației aditive funcționale cu gradient este crearea de structuri imprimate cvadridimensionale (4D) pentru prinderea robotică moale, realizată prin combinarea imprimării 3D cu modelare prin depunere topită cu actuatoare din hidrogel moale. Această lucrare propune o abordare conceptuală pentru crearea unui dispozitiv de prindere robotic moale independent de energie, constând dintr-un substrat de suport imprimat 3D modificat, fabricat din poliuretan termoplastic (TPU) și un actuator bazat pe un hidrogel de gelatină, permițând deformarea higroscopică programată fără a utiliza construcții mecanice complexe. > > Utilizarea unui hidrogel pe bază de gelatină 20% conferă structurii funcționalitate biomimetică robotică moale și este responsabilă de funcționalitatea mecanică inteligentă, sensibilă la stimuli, a obiectului imprimat, prin răspunsul la procesele de umflare în medii lichide. Funcționalizarea țintită a suprafeței poliuretanului termoplastic într-un mediu de argon-oxigen timp de 90 s, la o putere de 100 w și o presiune de 26,7 pa, facilitează modificări ale microreliefului său, îmbunătățind astfel aderența și stabilitatea gelatinei umflate la suprafața sa. > > Conceptul realizat de creare a unor structuri de pieptene biocompatibile imprimate 4D pentru prinderea robotică moale subacvatică macroscopică poate oferi o prindere locală neinvazivă, poate transporta obiecte mici și poate elibera substanțe bioactive la umflarea în apă. Prin urmare, produsul rezultat poate fi utilizat ca actuator biomimetic autoalimentat, sistem de încapsulare sau robotică moale. 3. **Caracterizarea părților exterioare pentru brațul robotic umanoid imprimat 3D cu diverse modele și grosimi** > Odată cu dezvoltarea roboticii umanoide, sunt necesare exteriori mai moi pentru o mai bună interacțiune om-robot. Structurile auxetice din metamateriale reprezintă o modalitate promițătoare de a crea exterioare moi. Aceste structuri au proprietăți mecanice unice. Imprimarea 3D, în special fabricarea cu filament topit (FFF), este utilizată pe scară largă pentru a crea astfel de structuri. Poliuretanul termoplastic (TPU) este utilizat în mod obișnuit în FFF datorită elasticității sale bune. Acest studiu își propune să dezvolte o înveliș exterior moale pentru robotul umanoid Alice III folosind imprimarea 3D FFF cu un filament TPU Shore 95A. > > Studiul a utilizat un filament TPU alb cu o imprimantă 3D pentru a fabrica brațe de robot umanoid 3DP. Brațul robotului a fost împărțit în părți de antebraț și braț. Pe probe au fost aplicate diferite modele (solide și reentrante) și grosimi (1, 2 și 4 mm). După imprimare, au fost efectuate teste de îndoire, tracțiune și compresie pentru a analiza proprietățile mecanice. Rezultatele au confirmat că structura reentrantă a fost ușor pliabilă față de curba de îndoire și a necesitat mai puțin stres. În testele de compresie, structura reentrantă a fost capabilă să reziste la sarcină în comparație cu structura solidă. > > După analizarea tuturor celor trei grosimi, s-a confirmat că structura reentrantă cu o grosime de 2 mm avea caracteristici excelente în ceea ce privește proprietățile de îndoire, tracțiune și compresiune. Prin urmare, modelul reentrant cu o grosime de 2 mm este mai potrivit pentru fabricarea unui braț robotic umanoid imprimat 3D. 4. **Aceste tampoane TPU „Soft Skin” imprimate 3D oferă roboților un simț tactil redus și extrem de sensibil.** > Cercetătorii de la Universitatea din Illinois, Urbana-Champaign, au venit cu o modalitate ieftină de a oferi roboților un simț tactil asemănător celui uman: tampoane moi din piele imprimate 3D, care funcționează și ca senzori mecanici de presiune. > > Senzorii robotici tactili conțin de obicei rețele foarte complicate de electronice și sunt destul de scumpi, dar am demonstrat că alternative funcționale și durabile pot fi realizate foarte ieftin. Mai mult, deoarece este vorba doar de reprogramarea unei imprimante 3D, aceeași tehnică poate fi ușor personalizată pentru diferite sisteme robotice. Hardware-ul robotic poate implica forțe și cupluri mari, așa că trebuie să fie destul de sigur dacă va interacționa direct cu oamenii sau va fi utilizat în medii umane. Se așteaptă ca pielea moale să joace un rol important în acest sens, deoarece poate fi utilizată atât pentru conformitatea cu siguranța mecanică, cât și pentru detectarea tactilă. > > Senzorul echipei este realizat folosind plăcuțe imprimate din uretan termoplastic (TPU) pe o imprimantă 3D Raise3D E2 disponibilă pe piață. Stratul exterior moale acoperă o secțiune de umplutură goală la interior, iar pe măsură ce stratul exterior este comprimat, presiunea aerului din interior se modifică în consecință - permițând unui senzor de presiune Honeywell ABP DANT 005 conectat la un microcontroler Teensy 4.0 să detecteze vibrațiile, atingerea și creșterea presiunii. Imaginați-vă că doriți să utilizați roboți cu piele moale pentru a ajuta într-un spital. Aceștia ar trebui igienizați în mod regulat sau pielea ar trebui înlocuită în mod regulat. În orice caz, există un cost uriaș. Cu toate acestea, imprimarea 3D este un proces foarte scalabil, astfel încât piesele interschimbabile pot fi fabricate ieftin și ușor de fixat pe și detașat de corpul robotului. 5. **Fabricarea aditivă a poliuretanului termoplastic (TPU) ca actuatoare robotice moi** > În această lucrare, fabricarea aditivă (AM) a poliuretanului termoplastic (TPU) este investigată în contextul aplicației sale ca și componente robotice moi. Comparativ cu alte materiale AM elastice, TPU prezintă proprietăți mecanice superioare în ceea ce privește rezistența și deformarea. Prin sinterizare selectivă cu laser, actuatoarele pneumatice de îndoire (pneu-nets) sunt imprimate 3D ca studiu de caz pentru robotică moale și evaluate experimental în ceea ce privește deformarea peste presiunea internă. Scurgerea datorată etanșeității la aer este observată în funcție de grosimea minimă a peretelui actuatoarelor. > > Pentru a descrie comportamentul roboticii moi, descrierile materialelor hiperelastice trebuie încorporate în modele de deformare geometrică, care pot fi - de exemplu - analitice sau numerice. Această lucrare studiază diferite modele pentru a descrie comportamentul la îndoire al unui actuator robotic moale. Testele mecanice ale materialelor sunt aplicate pentru a parametriza un model de material hiperelastic pentru a descrie poliuretanul termoplastic fabricat aditiv. > > O simulare numerică bazată pe metoda elementului finit este parametrizată pentru a descrie deformarea actuatorului și comparată cu un model analitic publicat recent pentru un astfel de actuator. Ambele predicții ale modelului sunt comparate cu rezultatele experimentale ale actuatorului robotic moale. În timp ce modelul analitic obține abateri mai mari, simularea numerică prezice unghiul de încovoiere cu abateri medii de 9°, deși simulările numerice necesită semnificativ mai mult timp pentru calcul. Într-un mediu de producție automatizat, robotica moale poate completa transformarea sistemelor de producție rigide către o fabricație agilă și inteligentă.
Data publicării: 25 noiembrie 2025