ТПУ (тэрмапластычны паліурэтан)валодае выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як гнуткасць, эластычнасць і зносаўстойлівасць, што дазваляе яму шырока выкарыстоўвацца ў ключавых кампанентах гуманоідных робатаў, такіх як вонкавыя пакрыцці, рабатызаваныя рукі і тактыльныя датчыкі. Ніжэй прыведзены падрабязныя матэрыялы на англійскай мове, адабраныя з аўтарытэтных акадэмічных прац і тэхнічных справаздач: 1. **Праектаванне і распрацоўка антрапаморфнай рабатызаванай рукі з выкарыстаннемМатэрыял ТПУ** > **Анатацыя**: У артыкуле прадстаўлены падыходы да вырашэння складанасці антрапаморфнай рабатызаванай рукі. Робататэхніка ў цяперашні час з'яўляецца найбольш развіваючайся галіной, і заўсёды існавала мэта імітаваць дзеянні і паводзіны, падобныя да чалавечых. Антрапаморфная рука — адзін з падыходаў да імітацыі аперацый, падобных да чалавечых. У гэтым артыкуле была распрацавана ідэя распрацоўкі антрапаморфнай рукі з 15 ступенямі свабоды і 5 прывадамі, а таксама абмеркаваны механічная канструкцыя, сістэма кіравання, склад і асаблівасці рабатызаванай рукі. Рука мае антрапаморфны выгляд і таксама можа выконваць функцыі, падобныя да чалавечых, напрыклад, захоп і адлюстраванне жэстаў рукой. Вынікі паказваюць, што рука распрацавана як адзіная частка і не патрабуе якой-небудзь зборкі, а таксама валодае выдатнай грузападымальнасцю, паколькі яна выраблена з гнуткага тэрмапластычнага поліўрэтану.(ТПУ) матэрыял, а яго эластычнасць таксама гарантуе бяспеку рукі пры ўзаемадзеянні з людзьмі. Гэтая рука можа выкарыстоўвацца як у гуманоідным робаце, так і ў пратэзе рукі. Абмежаваная колькасць прывадаў спрашчае кіраванне і робіць руку лягчэйшай. 2. **Мадыфікацыя тэрмапластычнай паліурэтанавай паверхні для стварэння мяккага рабатызаванага захопу з выкарыстаннем метаду чатырохмернага друку** > Адным з шляхоў развіцця функцыянальнага градыентнага адытыўнага вытворчасці з'яўляецца стварэнне чатырохмерных (4D) друкаваных структур для мяккага рабатызаванага захопу, што дасягаецца шляхам спалучэння 3D-друку метадам мадэлявання плаўленага нанясення з мяккімі гідрагелевымі прывадамі. У гэтай працы прапануецца канцэптуальны падыход да стварэння энергетычна незалежнага мяккага рабатызаванага захопу, які складаецца з мадыфікаванай 3D-друкаванай падложкі трымальніка, вырабленай з тэрмапластычнага поліўрэтану (TPU), і прывада на аснове жэлацінавага гідрагеля, што дазваляе праграмаваць гіграскапічную дэфармацыю без выкарыстання складаных механічных канструкцый. > > Выкарыстанне 20% гідрагеля на аснове жэлаціну надае структуры мяккую рабатызаваную біяміметычную функцыянальнасць і адказвае за інтэлектуальную механічную функцыянальнасць друкаванага аб'екта, якая рэагуе на працэсы набракання ў вадкіх асяроддзях. Мэтанакіраваная паверхневая функцыяналізацыя тэрмапластычнага поліўрэтану ў асяроддзі аргону і кіслароду на працягу 90 секунд пры магутнасці 100 Вт і ціску 26,7 Па спрыяе зменам яго мікрарэльефу, тым самым паляпшаючы адгезію і стабільнасць набраклага жэлаціну на яго паверхні. > > Рэалізаваная канцэпцыя стварэння 4D-друкаваных біясумяшчальных грабянцевых структур для макраскапічнага падводнага мяккага рабатызаванага захопу можа забяспечыць неінвазіўны лакальны захоп, транспарціроўку дробных аб'ектаў і вызваленне біялагічна актыўных рэчываў пры набраканні ў вадзе. Такім чынам, атрыманы прадукт можа быць выкарыстаны ў якасці самазараджальнага біяміметычнага прывада, сістэмы інкапсуляцыі або мяккай робататэхнікі. 3. **Характарыстыка знешніх дэталяў для 3D-друкаванай гуманоіднай робата-маніпулятара з рознымі ўзорамі і таўшчынямі** > З развіццём гуманоіднай робататэхнікі для лепшага ўзаемадзеяння чалавека і робата неабходныя больш мяккія знешнія элементы. Аўксетычныя структуры ў метаматэрыялах з'яўляюцца перспектыўным спосабам стварэння мяккіх знешніх элементаў. Гэтыя структуры маюць унікальныя механічныя ўласцівасці. 3D-друк, асабліва выраб з плаўленых нітак (FFF), шырока выкарыстоўваецца для стварэння такіх структур. Тэрмапластычны поліўрэтан (ТПУ) шырока выкарыстоўваецца ў FFF дзякуючы сваёй добрай эластычнасці. Мэта гэтага даследавання — распрацаваць мяккі знешні чахол для гуманоіднага робата Алісы III з выкарыстаннем 3D-друку FFF з ніткай TPU па Шору 95A. > > У даследаванні выкарыстоўвалася белая нітка TPU з дапамогай 3D-прынтара для вырабу 3DP гуманоідных рук робата. Рука робата была падзелена на часткі перадплечча і верхняй часткі рукі. На ўзоры былі нанесены розныя шаблоны (суцэльныя і паўторна ўваходзіць) і таўшчыні (1, 2 і 4 мм). Пасля друку былі праведзены выпрабаванні на выгіб, расцяжэнне і сціск для аналізу механічных уласцівасцей. Вынікі пацвердзілі, што паўторна ўваходзіць структура лёгка згінаецца ў бок крывой выгібу і патрабуе меншага напружання. У выпрабаваннях на сціск паўторна ўваходзіць структура змагла вытрымаць нагрузку ў параўнанні з цвёрдай структурай. > > Пасля аналізу ўсіх трох таўшчынь было пацверджана, што паўторна ўваходзіць структура таўшчынёй 2 мм мае выдатныя характарыстыкі з пункту гледжання ўласцівасцей выгібу, расцяжэння і сціску. Такім чынам, шаблон паўторнага ўваходу таўшчынёй 2 мм больш падыходзіць для вырабу гуманоіднай робата-маніпулятора, надрукаванага на 3D-прынтары. 4. **Гэтыя накладкі з «мяккай скуры» з ТПУ, надрукаваныя на 3D-прынтары, даюць робатам недарагое і высокаадчувальнае пачуццё дотыку** > Даследчыкі з Універсітэта Ілінойса ў Урбана-Шампейн распрацавалі недарагі спосаб надаць робатам пачуццё дотыку, падобнае да чалавечага: надрукаваныя на 3D-прынтары мяккія накладкі, якія таксама выкарыстоўваюцца як механічныя датчыкі ціску. > > Тактыльныя рабатызаваныя датчыкі звычайна ўтрымліваюць вельмі складаныя масівы электронікі і даволі дарагія, але мы паказалі, што функцыянальныя і трывалыя альтэрнатывы можна зрабіць вельмі танна. Больш за тое, паколькі гаворка ідзе толькі пра перапраграмаванне 3D-прынтара, тую ж тэхніку можна лёгка наладзіць для розных рабатызаваных сістэм. Рабатызаванае абсталяванне можа ўключаць вялікія сілы і крутоўныя моманты, таму яго неабходна зрабіць дастаткова бяспечным, калі яно будзе непасрэдна ўзаемадзейнічаць з людзьмі або выкарыстоўвацца ў асяроддзі, дзе жыве чалавек. Чакаецца, што мяккая скура будзе гуляць важную ролю ў гэтым плане, паколькі яе можна выкарыстоўваць як для выканання патрабаванняў механічнай бяспекі, так і для тактыльных адчуванняў. > > Датчык каманды выраблены з выкарыстаннем падушачак, надрукаваных з тэрмапластычнага ўрэтану (ТПУ) на стандартным 3D-прынтары Raise3D E2. Мяккі вонкавы пласт пакрывае полую запаўняльную частку, і па меры сціскання вонкавага пласта ціск паветра ўнутры змяняецца адпаведна, што дазваляе датчыку ціску Honeywell ABP DANT 005, падлучанаму да мікракантролера Teensy 4.0, выяўляць вібрацыю, дотык і павелічэнне ціску. Уявіце, што вы хочаце выкарыстоўваць робатаў з мяккай скурай для дапамогі ў бальнічных умовах. Іх трэба будзе рэгулярна дэзінфікаваць, альбо скуру трэба будзе рэгулярна замяняць. У любым выпадку, гэта вельмі каштуе. Аднак 3D-друк — гэта вельмі маштабуемы працэс, таму ўзаемазаменныя дэталі можна нядорага вырабляць і лёгка здымаць і зашчоўкваць на корпус робата. 5. **Адытыўнае вытворчасць пнеўматычных сетак з ТПУ як мяккіх рабатызаваных прывадаў** > У гэтай працы даследуецца адытыўнае вытворчасць (АД) тэрмапластычнага поліурэтану (ТПУ) у кантэксце яго прымянення ў якасці мяккіх рабатызаваных кампанентаў. У параўнанні з іншымі эластычнымі АД матэрыяламі, ТПУ дэманструе лепшыя механічныя ўласцівасці адносна трываласці і дэфармацыі. Дзякуючы селектыўнаму лазернаму спяканню пнеўматычныя выгінальныя прывады (пнеўматычныя сеткі) друкуюцца на 3D-прынтары ў якасці выпадку мяккага робата і эксперыментальна ацэньваюцца адносна прагібу ад унутранага ціску. Уцечка з-за герметычнасці назіраецца ў залежнасці ад мінімальнай таўшчыні сценкі прывадаў. > > Для апісання паводзін мяккай робататэхнікі неабходна ўключыць апісанні гіперэластычных матэрыялаў у геаметрычныя мадэлі дэфармацыі, якія могуць быць, напрыклад, аналітычнымі або лікавымі. У гэтай працы даследуюцца розныя мадэлі для апісання паводзін мяккага рабатызаванага прывада пры выгібе. Механічныя выпрабаванні матэрыялаў ужываюцца для параметрізацыі мадэлі гіперэластычнага матэрыялу для апісання адытыўна вырабленага тэрмапластычнага поліурэтану. > > Лікавае мадэляванне, заснаванае на метадзе канчатковых элементаў, параметравана для апісання дэфармацыі прывада і параўноўваецца з нядаўна апублікаванай аналітычнай мадэллю для такога прывада. Абодва прагнозы мадэлі параўноўваюцца з эксперыментальнымі вынікамі мяккага рабатызаванага прывада. У той час як аналітычная мадэль дасягае большых адхіленняў, лікавае мадэляванне прагназуе вугал выгібу з сярэднімі адхіленнямі 9°, хоць лікавае мадэляванне займае значна больш часу для разліку. У аўтаматызаваным вытворчым асяроддзі мяккая робататэхніка можа дапаўняць трансфармацыю жорсткіх вытворчых сістэм у бок гнуткай і разумнай вытворчасці.
Час публікацыі: 25 лістапада 2025 г.