Zaawansowane materiały dla robotów humanoidalnych

Zaawansowane materiały dla robotów humanoidalnych: kompleksowy przegląd

Roboty humanoidalne wymagają szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów, aby osiągnąć optymalną funkcjonalność, trwałość i wydajność. Poniżej znajduje się szczegółowa analiza kluczowych materiałów stosowanych w różnych systemach robotycznych, wraz z ich zastosowaniami i korzyściami.

1. Elementy konstrukcyjne

Polieteroeteroketon (PEEK)
Dzięki wyjątkowym właściwościom mechanicznym i odporności na ciepło PEEK jest idealnym wyborem do łożysk przegubowych i elementów łączących. Na przykład TeslaOptimus Gen2wykorzystano PEEK w celu zmniejszenia wagi poprzez10 kgjednocześnie zwiększając prędkość chodzenia30%.

Polisiarczek fenylenu (PPS)
Znany ze swojej wyjątkowej stabilności wymiarowej i odporności chemicznej, PPS jest szeroko stosowany w przekładniach, łożyskach i częściach przekładni.Łożyska PPS firmy Suzhou Napuzmniejszona utrata energii w stawach dzięki25%, chwilaMateriał PPS Nanjing Julongprzyczyniło się do ogólnej redukcji masy ciała20-30%w systemach robotycznych.

2. Materiały systemu ruchu

Polimer wzmocniony włóknem węglowym (CFRP)
Ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do masy, CFRP jest najczęściej stosowanym materiałem w konstrukcjach ramion i nóg robotów.Atlas Boston Dynamicswykorzystuje CFRP w nogach do wykonywania skoków o wysokim stopniu trudności, podczas gdyWalker Unitree'azwiększa stabilność dzięki obudowie CFRP.

Włókno polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej (UHMW-PE)
Z7-10 razy większa wytrzymałość niż stali tylko1/8 wagiUHMW-PE jest materiałem preferowanym do produkcji robotycznych dłoni napędzanych ścięgnami.Włókna UHMW-PE firmy Nanshan Zhishangzostały pomyślnie zastosowane w wielu systemach ręcznych robotów.

3. Elektronika i systemy czujników

Polimer ciekłokrystaliczny (LCP)
Dzięki swoim doskonałym właściwościom dielektrycznym i stabilności wymiarowej, LCP jest stosowany w złączach sygnałowych o wysokiej częstotliwości i precyzyjnych elementach elektronicznych, jak widać wUnitree's H1.

Folie polidimetylosiloksanowe (PDMS) i poliimidowe (PI)
Materiały te stanowią rdzeńskóra elektroniczna (e-skóra).Elastyczne czujniki oparte na technologii PDMS firmy Hanwei Technologyosiągnąć ultra wysoką czułość (wykrywanie do0,1 kPa), chwilauSkin firmy XELA Roboticswykorzystuje folie PI do multimodalnej percepcji środowiska.

4. Elementy zewnętrzne i funkcjonalne

Poliamid (PA, Nylon)
Ze względu na doskonałą obrabialność i wytrzymałość mechaniczną PA jest stosowany wNeo Gamma firmy 1X Technologiesnylonowa powłoka zewnętrzna robota.

Tworzywo sztuczne inżynieryjne PC-ABS
Ze względu na doskonałą formowalność PC-ABS jest podstawowym materiałem doPowłoka robota NAO firmy SoftBank.

Elastomer termoplastyczny (TPE)
Łącząc elastyczność podobną do gumy z możliwością przetwarzania tworzyw sztucznych, TPE jest idealny dobioinspirowana skóra i amortyzacja stawówOczekuje się, że będzie on stosowany w następnej generacjiElastyczne stawy robota Atlas.

Perspektywy na przyszłość

W miarę postępu robotyki humanoidalnej innowacja materiałowa będzie odgrywać kluczową rolę w jej ulepszaniutrwałość, efektywność energetyczna i zdolność adaptacji na poziomie człowieka. Nowe materiały, takie jakpolimery samonaprawiające się, stopy z pamięcią kształtu i kompozyty na bazie grafenumoże zrewolucjonizować projektowanie robotów.