Napredni materiali za humanoidne robote

Napredni materiali za humanoidne robote: celovit pregled

Humanoidni roboti potrebujejo raznoliko paleto visokozmogljivih materialov za doseganje optimalne funkcionalnosti, vzdržljivosti in učinkovitosti. Spodaj je podrobna analiza ključnih materialov, ki se uporabljajo v različnih robotskih sistemih, skupaj z njihovimi aplikacijami in prednostmi.

1. Strukturne komponente

Polieter eter keton (PEEK)
Z izjemnimi mehanskimi lastnostmi in toplotno odpornostjo je PEEK idealna izbira za ležaje in komponente povezav. Na primer, TeslinOptimus 2. generacijeuporabili PEEK za zmanjšanje teže za10 kghkrati pa povečuje hitrost hoje za30 %.

Polifenilen sulfid (PPS)
PPS, znan po svoji izjemni dimenzijski stabilnosti in kemični odpornosti, se pogosto uporablja v zobnikih, ležajih in delih menjalnika.Ležaji PPS podjetja Suzhou Napuzmanjšana izguba energije v sklepih zaradi25 %, medtem koNanjing Julongov PPS materialprispevalo k splošnemu zmanjšanju telesne teže20–30 %v robotskih sistemih.

2. Materiali gibalnih sistemov

Polimer, ojačan z ogljikovimi vlakni (CFRP)
Zaradi visokega razmerja med trdnostjo in težo CFRP prevladuje v robotskih strukturah rok in nog.Atlas podjetja Boston Dynamicsv nogah uporablja CFRP za izvajanje zelo težavnostnih skokov, medtem koUnitreejev sprehajalecpoveča stabilnost z ohišjem iz CFRP.

Vlakna iz polietilena ultra visoke molekulske mase (UHMW-PE)
Z7–10-krat večja trdnost jeklain samo1/8 teže, UHMW-PE je prednostni material za robotske roke, ki jih poganjajo tetive.UHMW-PE vlakna podjetja Nanshan Zhishangso bili uspešno uporabljeni v več robotskih ročnih sistemih.

3. Elektronika in senzorski sistemi

Tekočekristalni polimer (LCP)
Zaradi svojih vrhunskih dielektričnih lastnosti in dimenzijske stabilnosti se LCP uporablja v visokofrekvenčnih signalnih konektorjih in preciznih elektronskih komponentah, kot je razvidno izUnitreejev H1.

Polidimetilsiloksan (PDMS) in poliimidne (PI) folije
Ti materiali tvorijo jedroelektronska koža (e-skin).Fleksibilni senzorji Hanwei Technology, ki temeljijo na PDMSdoseči izjemno visoko občutljivost (zaznavanje do0,1 kPa), medtem koXELA Robotics' uSkinuporablja PI filme za večmodalno zaznavanje okolja.

4. Zunanje in funkcionalne komponente

Poliamid (PA, najlon)
Z odlično obdelovalnostjo in mehansko trdnostjo se PA uporablja v1X Technologies Neo Gammazunanjost robota iz tkanega najlona.

PC-ABS inženirska plastika
Zaradi svoje odlične oblikovalnosti je PC-ABS glavni material zaSoftBank-ova robotska lupina NAO.

Termoplastični elastomer (TPE)
TPE je idealen za kombinacijo elastičnosti, podobne gumi, in možnosti obdelave plastike.biološko navdihnjeno blaženje kože in sklepovPričakuje se, da bo uporabljen v naslednji generaciji.Gibljivi sklepi robota Atlas.

Prihodnje možnosti

Z napredkom humanoidne robotike bodo inovacije materialov igrale ključno vlogo pri izboljšanjuvzdržljivost, energetska učinkovitost in prilagodljivost, podobna človeškiNastajajoči materiali, kot sosamoobnavljajoči se polimeri, zlitine s spominskim učinkom in kompoziti na osnovi grafenalahko dodatno revolucionira robotsko zasnovo.