ТПУ (термопластичный полиуретан)Обладает выдающимися свойствами, такими как гибкость, эластичность и износостойкость, что позволяет широко использовать его в ключевых компонентах гуманоидных роботов, таких как внешние покрытия, роботизированные руки и тактильные датчики. Ниже представлены подробные материалы на английском языке, отобранные из авторитетных научных статей и технических отчётов: 1. **Проектирование и разработка антропоморфной роботизированной руки с использованиемМатериал ТПУ** > **Аннотация**: В представленной статье рассматриваются подходы к решению проблемы сложности антропоморфной роботизированной руки. Робототехника в настоящее время является наиболее передовой областью, и всегда существовало стремление к имитации действий и поведения, подобных человеческим. Антропоморфная рука — один из подходов к имитации действий, подобных человеческим. В данной статье рассматривается идея разработки антропоморфной руки с 15 степенями свободы и 5 приводами, а также обсуждаются механическая конструкция, система управления, состав и особенности роботизированной руки. Рука имеет антропоморфный вид и может выполнять функции, аналогичные человеческим, например, захват и имитацию жестов. Результаты показывают, что рука спроектирована как единое целое и не требует какой-либо сборки, а также обладает превосходной грузоподъемностью, поскольку изготовлена из гибкого термопластичного полиуретана.(ТПУ) материал, и его эластичность также гарантирует безопасность руки при взаимодействии с людьми. Эта рука может использоваться как в гуманоидном роботе, так и в качестве протеза руки. Ограниченное количество приводов упрощает управление и делает руку легче. 2. **Модификация термопластичной полиуретановой поверхности для создания мягкого роботизированного захвата с использованием метода четырехмерной печати** > Одним из направлений развития функционального градиентного аддитивного производства является создание четырехмерных (4D) печатных структур для мягкого роботизированного захвата, достигаемое путем объединения 3D-печати с моделированием наплавления и мягких гидрогелевых приводов. В данной работе предлагается концептуальный подход к созданию энергонезависимого мягкого роботизированного захвата, состоящего из модифицированной 3D-печатной подложки держателя из термопластичного полиуретана (ТПУ) и привода на основе желатинового гидрогеля, позволяющего программировать гигроскопическую деформацию без использования сложных механических конструкций. > > Использование гидрогеля на основе 20% желатина придает структуре мягкую роботизированную биомиметическую функциональность и отвечает за интеллектуальную механическую чувствительность печатного объекта, реагируя на процессы набухания в жидких средах. Целенаправленная функционализация поверхности термопластичного полиуретана в среде аргона-кислорода в течение 90 с при мощности 100 Вт и давлении 26,7 Па способствует изменению его микрорельефа, что улучшает адгезию и стабильность набухшего желатина на его поверхности. > > Реализованная концепция создания 4D-печатных биосовместимых гребенчатых структур для макроскопического подводного мягкого роботизированного захвата позволяет обеспечить неинвазивный локальный захват, транспортировку мелких объектов и высвобождение биоактивных веществ при набухании в воде. Полученный продукт может быть использован в качестве автономного биомиметического привода, системы инкапсуляции или мягкой робототехники. 3. **Характеристика внешних частей для 3D-печатной руки гуманоидного робота с различными узорами и толщиной** > С развитием гуманоидной робототехники требуются более мягкие внешние части для лучшего взаимодействия человека и робота. Ауксетичные структуры в метаматериалах являются многообещающим способом создания мягких внешних частей. Эти структуры обладают уникальными механическими свойствами. 3D-печать, особенно изготовление методом послойного наплавления нитей (FFF), широко используется для создания таких структур. Термопластичный полиуретан (TPU) обычно используется в FFF благодаря своей хорошей эластичности. Данное исследование направлено на разработку мягкого внешнего покрытия для гуманоидного робота Alice III с использованием 3D-печати FFF с использованием нити TPU Shore 95A. > > В исследовании использовалась белая нить TPU с 3D-принтером для изготовления 3DP-руки гуманоидного робота. Рука робота была разделена на части предплечья и плеча. К образцам были применены различные узоры (сплошные и реентерабельные) и толщины (1, 2 и 4 мм). После печати были проведены испытания на изгиб, растяжение и сжатие для анализа механических свойств. Результаты подтвердили, что структура re-entrant легко изгибалась по кривой изгиба и требовала меньшего напряжения. В испытаниях на сжатие структура re-entrant выдержала нагрузку по сравнению с цельной структурой. > > После анализа всех трех толщин было подтверждено, что структура re-entrant толщиной 2 мм обладала превосходными характеристиками с точки зрения изгиба, растяжения и сжатия. Следовательно, шаблон re-entrant толщиной 2 мм больше подходит для изготовления 3D-печатной руки гуманоидного робота. 4. **Эти 3D-печатные накладки из термополиуретана «Soft Skin» дают роботам недорогое, высокочувствительное чувство прикосновения** > Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане – Шампейне придумали недорогой способ наделить роботов чувством прикосновения, подобным человеческому: напечатанные на 3D-печати мягкие кожаные накладки, которые также служат механическими датчиками давления. > > Тактильные роботизированные датчики обычно содержат очень сложные массивы электроники и стоят довольно дорого, но мы показали, что функциональные, долговечные альтернативы можно сделать очень дёшево. Более того, поскольку это всего лишь вопрос перепрограммирования 3D-принтера, ту же технологию можно легко адаптировать к различным роботизированным системам. Роботизированное оборудование может работать с большими силами и моментами, поэтому оно должно быть достаточно безопасным, если оно будет напрямую взаимодействовать с людьми или использоваться в человеческой среде. Ожидается, что мягкая кожа будет играть в этом отношении важную роль, поскольку её можно использовать как для соблюдения механической безопасности, так и для тактильных ощущений. > > Датчик, разработанный командой, изготовлен с использованием накладок, напечатанных из термопластичного уретана (TPU) на серийном 3D-принтере Raise3D E2. Мягкий внешний слой покрывает полую секцию заполнения, и по мере сжатия внешнего слоя давление воздуха внутри соответствующим образом изменяется, что позволяет датчику давления Honeywell ABP DANT 005, подключенному к микроконтроллеру Teensy 4.0, обнаруживать вибрацию, прикосновение и увеличение давления. Представьте, что вы хотите использовать роботов с мягкой кожей для оказания помощи в больницах. Их необходимо будет регулярно дезинфицировать или регулярно заменять кожу. В любом случае, это огромные затраты. Однако 3D-печать — очень масштабируемый процесс, поэтому сменные детали можно изготавливать недорого и легко защелкивать на корпусе робота. 5. **Аддитивное производство пневматических сетей из термопластичного полиуретана (ТПУ) в качестве мягких роботизированных приводов** > В этой статье аддитивное производство (АМ) термопластичного полиуретана (ТПУ) исследуется в контексте его применения в качестве мягких роботизированных компонентов. По сравнению с другими эластичными материалами для АМ, ТПУ демонстрирует превосходные механические свойства в отношении прочности и деформации. Методом селективного лазерного спекания пневматические изгибающие приводы (пневмосетки) печатаются на 3D-принтере в качестве примера мягкого робототехнического устройства и экспериментально оцениваются на предмет прогиба под действием внутреннего давления. Утечка из-за герметичности наблюдается как функция минимальной толщины стенки приводов. > > Для описания поведения мягкого робототехнического устройства необходимо включить описания гиперупругих материалов в геометрические модели деформации, которые могут быть, например, аналитическими или численными. В данной статье рассматриваются различные модели для описания изгибающего поведения мягкого робототехнического привода. Для параметризации модели гиперупругого материала для описания термопластичного полиуретана, изготовленного методом аддитивного производства, применяются механические испытания материалов. > > Численное моделирование, основанное на методе конечных элементов, параметризуется для описания деформации привода и сравнивается с недавно опубликованной аналитической моделью для такого привода. Оба прогноза модели сравниваются с экспериментальными результатами для мягкого робототехнического привода. Хотя аналитическая модель обеспечивает большие отклонения, численное моделирование предсказывает угол изгиба со средним отклонением 9°, хотя численное моделирование занимает значительно больше времени для расчета. В автоматизированной производственной среде мягкая робототехника может дополнить трансформацию жестких производственных систем в гибкое и интеллектуальное производство.
Время публикации: 25 ноября 2025 г.