ह्युमनोइड रोबोटहरूमा TPU सामग्रीको प्रयोग

TPU (थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन)लचिलोपन, लोच र पहिरन प्रतिरोध जस्ता उत्कृष्ट गुणहरू छन्, जसले गर्दा यसलाई बाह्य आवरण, रोबोटिक हात र स्पर्श सेन्सर जस्ता मानवीय रोबोटका प्रमुख घटकहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तल आधिकारिक शैक्षिक कागजातहरू र प्राविधिक रिपोर्टहरूबाट क्रमबद्ध गरिएका विस्तृत अंग्रेजी सामग्रीहरू छन्: १. **एन्थ्रोपोमोर्फिक रोबोटिक हात प्रयोग गरेर डिजाइन र विकासTPU सामग्री** > **सारांश**: यहाँ प्रस्तुत गरिएको पेपरले एन्थ्रोपोमोर्फिक रोबोटिक हातको जटिलता समाधान गर्ने दृष्टिकोण प्रस्तुत गर्दछ। रोबोटिक्स अब सबैभन्दा उन्नत क्षेत्र हो र त्यहाँ सधैं मानव जस्तै कार्य र व्यवहारको नक्कल गर्ने उद्देश्य रहेको छ। एन्थ्रोपोमोर्फिक हात मानव जस्तै कार्यहरूको नक्कल गर्ने दृष्टिकोणहरू मध्ये एक हो। यस पेपरमा, १५ डिग्री स्वतन्त्रता र ५ एक्चुएटरहरू भएको एन्थ्रोपोमोर्फिक हात विकास गर्ने विचारलाई विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएको छ साथै रोबोटिक हातको मेकानिकल डिजाइन, नियन्त्रण प्रणाली, संरचना र विशेषताहरू छलफल गरिएको छ। हातमा एन्थ्रोपोमोर्फिक उपस्थिति छ र यसले मानव जस्तै कार्यक्षमताहरू पनि प्रदर्शन गर्न सक्छ, उदाहरणका लागि, पकड र हात इशारा प्रतिनिधित्व। नतिजाहरूले हातलाई एक भागको रूपमा डिजाइन गरिएको र कुनै पनि प्रकारको एसेम्बलीको आवश्यकता पर्दैन र यसले उत्कृष्ट वजन उठाउने क्षमता प्रदर्शन गर्दछ, किनकि यो लचिलो थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेनबाट बनेको छ।(TPU) सामग्री, र यसको लोचले हात मानिससँग अन्तर्क्रियाको लागि सुरक्षित छ भनी सुनिश्चित गर्दछ। यो हात मानवोइड रोबोट साथै कृत्रिम हातमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। सीमित संख्यामा एक्चुएटरहरूले नियन्त्रणलाई सरल र हातलाई हल्का बनाउँछ। २. **चार-आयामी मुद्रण विधि प्रयोग गरेर नरम रोबोटिक ग्रिपर सिर्जना गर्न थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन सतहको परिमार्जन** > कार्यात्मक ग्रेडियन्ट एडिटिभ निर्माणको विकासको लागि एउटा बाटो भनेको नरम रोबोटिक ग्रिपिङको लागि चार-आयामी (४D) मुद्रित संरचनाहरूको सिर्जना हो, जुन नरम हाइड्रोजेल एक्चुएटरहरूसँग फ्युज्ड डिपोजिसन मोडेलिङ ३D प्रिन्टिङ संयोजन गरेर प्राप्त गरिन्छ। यो कामले थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन (TPU) बाट बनेको परिमार्जित ३D प्रिन्टेड होल्डर सब्सट्रेट र जिलेटिन हाइड्रोजेलमा आधारित एक्चुएटर समावेश गरी ऊर्जा-स्वतन्त्र नरम रोबोटिक ग्रिपर सिर्जना गर्ने अवधारणात्मक दृष्टिकोण प्रस्ताव गर्दछ, जटिल मेकानिकल निर्माणहरू प्रयोग नगरी प्रोग्राम गरिएको हाइग्रोस्कोपिक विकृतिलाई अनुमति दिन्छ। > > २०% जिलेटिनमा आधारित हाइड्रोजेलको प्रयोगले संरचनामा नरम रोबोटिक बायोमिमेटिक कार्यक्षमता प्रदान गर्दछ र तरल वातावरणमा सुन्निने प्रक्रियाहरूमा प्रतिक्रिया दिएर छापिएको वस्तुको बुद्धिमान उत्तेजना - उत्तरदायी मेकानिकल कार्यक्षमताको लागि जिम्मेवार छ। १०० वाटको शक्ति र २६.७ प्रति दबाबमा ९० सेकेन्डको लागि आर्गन - अक्सिजन वातावरणमा थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेनको लक्षित सतह कार्यात्मकीकरणले यसको माइक्रोरिलिफमा परिवर्तनहरूलाई सहज बनाउँछ, यसरी यसको सतहमा सुन्निएको जिलेटिनको आसंजन र स्थिरतामा सुधार हुन्छ। > > म्याक्रोस्कोपिक पानीमुनि नरम रोबोटिक ग्रिपिङको लागि ४D मुद्रित बायोकम्प्याटिबल कम्ब संरचनाहरू सिर्जना गर्ने वास्तविक अवधारणाले गैर-आक्रामक स्थानीय ग्रिपिङ प्रदान गर्न सक्छ, साना वस्तुहरू ढुवानी गर्न सक्छ, र पानीमा सुन्निएपछि जैविक सक्रिय पदार्थहरू छोड्न सक्छ। त्यसैले परिणामस्वरूप उत्पादनलाई स्व-संचालित बायोमिमेटिक एक्चुएटर, एक इन्क्याप्सुलेशन प्रणाली, वा नरम रोबोटिक्सको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। ३. **विभिन्न ढाँचा र मोटाई भएको ३D-मुद्रित मानवोइड रोबोट आर्मको लागि बाहिरी भागहरूको विशेषता** > मानवोइड रोबोटिक्सको विकाससँगै, राम्रो मानव-रोबोट अन्तरक्रियाको लागि नरम बाह्य भागहरू आवश्यक पर्दछ। मेटा-सामग्रीमा अक्सेटिक संरचनाहरू नरम बाह्य भागहरू सिर्जना गर्ने एक आशाजनक तरिका हो। यी संरचनाहरूमा अद्वितीय मेकानिकल गुणहरू छन्। यस्ता संरचनाहरू सिर्जना गर्न ३D प्रिन्टिङ, विशेष गरी फ्युज्ड फिलामेन्ट फेब्रिकेशन (FFF), व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन (TPU) सामान्यतया FFF मा यसको राम्रो लोचको कारण प्रयोग गरिन्छ। यो अध्ययनले शोर ९५A TPU फिलामेन्टको साथ FFF ३D प्रिन्टिङ प्रयोग गरेर मानवोइड रोबोट एलिस III को लागि नरम बाह्य आवरण विकास गर्ने लक्ष्य राखेको छ। > > अध्ययनले ३DP मानवोइड रोबोट आर्महरू निर्माण गर्न ३D प्रिन्टरको साथ सेतो TPU फिलामेन्ट प्रयोग गर्‍यो। रोबोट आर्मलाई फोरआर्म र माथिल्लो हातका भागहरूमा विभाजित गरिएको थियो। नमूनाहरूमा फरक ढाँचाहरू (ठोस र पुन: प्रवेश) र मोटाई (१, २, र ४ मिमी) लागू गरिएको थियो। प्रिन्टिङ पछि, मेकानिकल गुणहरूको विश्लेषण गर्न झुकाउने, तन्य, र कम्प्रेसिभ परीक्षणहरू गरियो। नतिजाहरूले पुष्टि गरे कि पुन: प्रवेश संरचना सजिलै झुक्ने वक्र तिर झुकाउन सकिन्छ र कम तनाव आवश्यक पर्दछ। कम्प्रेसिभ परीक्षणहरूमा, पुन: प्रवेश संरचना ठोस संरचनाको तुलनामा भार सहन सक्षम थियो। > > तीनवटै मोटाईको विश्लेषण गरेपछि, यो पुष्टि भयो कि २ मिमी मोटाई भएको पुन: प्रवेश संरचनामा झुकाउने, तन्य र कम्प्रेसिभ गुणहरूको सन्दर्भमा उत्कृष्ट विशेषताहरू थिए। त्यसकारण, २ मिमी मोटाई भएको पुन: प्रवेश ढाँचा ३D-मुद्रित मानवोइड रोबोट हात निर्माण गर्न बढी उपयुक्त छ। ४. **यी ३D-मुद्रित TPU "नरम छाला" प्याडहरूले रोबोटहरूलाई कम लागत, उच्च-संवेदनशील स्पर्शको भावना दिन्छ** > इलिनोइस विश्वविद्यालय अर्बाना - च्याम्पेनका अनुसन्धानकर्ताहरूले रोबोटहरूलाई मानव जस्तै स्पर्शको भावना दिन कम लागतको तरिका पत्ता लगाएका छन्: ३D-मुद्रित नरम छाला प्याडहरू जुन मेकानिकल प्रेसर सेन्सरको रूपमा दोब्बर हुन्छन्। > > स्पर्श रोबोटिक सेन्सरहरूमा सामान्यतया इलेक्ट्रोनिक्सको धेरै जटिल एरेहरू हुन्छन् र धेरै महँगो हुन्छन्, तर हामीले देखाएका छौं कि कार्यात्मक, टिकाउ विकल्पहरू धेरै सस्तोमा बनाउन सकिन्छ। यसबाहेक, यो केवल थ्रीडी प्रिन्टर पुन: प्रोग्राम गर्ने प्रश्न भएकोले, एउटै प्रविधिलाई विभिन्न रोबोटिक प्रणालीहरूमा सजिलै अनुकूलित गर्न सकिन्छ। रोबोटिक हार्डवेयरमा ठूलो बल र टर्कहरू समावेश हुन सक्छन्, त्यसैले यदि यो मानिसहरूसँग प्रत्यक्ष अन्तरक्रिया गर्ने हो वा मानव वातावरणमा प्रयोग गर्ने हो भने यसलाई धेरै सुरक्षित बनाउन आवश्यक छ। यो मेकानिकल सुरक्षा अनुपालन र स्पर्श संवेदन दुवैको लागि प्रयोग गर्न सकिने भएकोले नरम छालाले यस सन्दर्भमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्ने अपेक्षा गरिएको छ। > > टोलीको सेन्सर थर्मोप्लास्टिक युरेथेन (TPU) बाट छापिएको प्याडहरू प्रयोग गरेर बनाइएको छ जुन अफ - द - शेल्फ Raise3D E2 3D प्रिन्टरमा छ। नरम बाहिरी तहले खोक्रो इन्फिल खण्डलाई ढाक्छ, र बाहिरी तह संकुचित हुँदा भित्रको हावाको चाप तदनुसार परिवर्तन हुन्छ - जसले हनीवेल ABP DANT 005 प्रेसर सेन्सरलाई Teensy 4.0 माइक्रोकन्ट्रोलरसँग जोडिएको कम्पन, स्पर्श र बढ्दो दबाब पत्ता लगाउन अनुमति दिन्छ। कल्पना गर्नुहोस् कि तपाईं अस्पताल सेटिङमा सहयोग गर्न नरम छाला भएका रोबोटहरू प्रयोग गर्न चाहनुहुन्छ। तिनीहरूलाई नियमित रूपमा सेनिटाइज गर्न आवश्यक पर्दछ, वा छालालाई नियमित रूपमा बदल्न आवश्यक पर्दछ। जे भए पनि, त्यहाँ ठूलो लागत छ। यद्यपि, थ्रीडी प्रिन्टिङ एक धेरै स्केलेबल प्रक्रिया हो, त्यसैले आदानप्रदान गर्न मिल्ने भागहरू सस्तोमा बनाउन सकिन्छ र रोबोट बडीमा र बाहिर सजिलैसँग स्न्याप गर्न सकिन्छ। ५. **TPU Pneu को अतिरिक्त निर्माण - नेटहरू सफ्ट रोबोटिक एक्चुएटरको रूपमा** > यस पेपरमा, थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन (TPU) को अतिरिक्त निर्माण (AM) लाई नरम रोबोटिक कम्पोनेन्टको रूपमा यसको प्रयोगको सन्दर्भमा अनुसन्धान गरिएको छ। अन्य लोचदार AM सामग्रीहरूको तुलनामा, TPU ले बल र तनावको सन्दर्भमा उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू प्रकट गर्दछ। चयनात्मक लेजर सिन्टरिङ द्वारा, वायमेटिक बेन्डिङ एक्चुएटरहरू (pneu - नेटहरू) लाई नरम रोबोटिक केस स्टडीको रूपमा थ्रीडी प्रिन्ट गरिन्छ र आन्तरिक दबाबमा विक्षेपनको सन्दर्भमा प्रयोगात्मक रूपमा मूल्याङ्कन गरिन्छ। हावाको कसाइको कारणले चुहावटलाई एक्चुएटरहरूको न्यूनतम भित्ता मोटाईको कार्यको रूपमा अवलोकन गरिन्छ। > > नरम रोबोटिक्सको व्यवहार वर्णन गर्न, हाइपरलेस्टिक सामग्री विवरणहरूलाई ज्यामितीय विकृति मोडेलहरूमा समावेश गर्न आवश्यक छ जुन - उदाहरणका लागि - विश्लेषणात्मक वा संख्यात्मक हुन सक्छ। यो पेपरले नरम रोबोटिक एक्चुएटरको झुकाउने व्यवहार वर्णन गर्न विभिन्न मोडेलहरूको अध्ययन गर्दछ। यान्त्रिक सामग्री परीक्षणहरू हाइपरइलास्टिक सामग्री मोडेललाई थप रूपमा निर्मित थर्मोप्लास्टिक पोलियुरेथेन वर्णन गर्न प्यारामिटराइज गर्न लागू गरिन्छ। > > परिमित तत्व विधिमा आधारित संख्यात्मक सिमुलेशनलाई एक्चुएटरको विकृति वर्णन गर्न प्यारामिटराइज गरिएको छ र यस्तो एक्चुएटरको लागि हालै प्रकाशित विश्लेषणात्मक मोडेलसँग तुलना गरिएको छ। दुबै मोडेल भविष्यवाणीहरूलाई नरम रोबोटिक एक्चुएटरको प्रयोगात्मक परिणामहरूसँग तुलना गरिएको छ। विश्लेषणात्मक मोडेलद्वारा ठूला विचलनहरू प्राप्त गर्दा, संख्यात्मक सिमुलेशनले 9° को औसत विचलनको साथ झुकाउने कोणको भविष्यवाणी गर्दछ, यद्यपि संख्यात्मक सिमुलेशनहरूले गणनाको लागि धेरै समय लिन्छ। स्वचालित उत्पादन वातावरणमा, नरम रोबोटिक्सले चुस्त र स्मार्ट निर्माणतर्फ कठोर उत्पादन प्रणालीहरूको रूपान्तरणलाई पूरक बनाउन सक्छ।