TPU (Polyurethane nhiệt dẻo)Vật liệu này có những đặc tính nổi bật như tính linh hoạt, độ đàn hồi và khả năng chống mài mòn, được sử dụng rộng rãi trong các thành phần chính của robot hình người như vỏ ngoài, tay robot và cảm biến xúc giác. Dưới đây là các tài liệu tiếng Anh chi tiết được chọn lọc từ các bài báo học thuật và báo cáo kỹ thuật có thẩm quyền: 1. **Thiết kế và Phát triển Bàn tay Robot Hình người Sử dụngChất liệu TPU** > **Tóm tắt**: Bài báo trình bày ở đây các phương pháp tiếp cận để giải quyết sự phức tạp của một bàn tay robot hình người. Robot hiện là lĩnh vực tiên tiến nhất và luôn có ý định mô phỏng các hoạt động và hành vi giống con người. Bàn tay hình người là một trong những phương pháp tiếp cận để mô phỏng các hoạt động giống con người. Trong bài báo này, ý tưởng phát triển một bàn tay hình người với 15 bậc tự do và 5 bộ truyền động đã được trình bày chi tiết cũng như thiết kế cơ học, hệ thống điều khiển, thành phần và các đặc điểm của bàn tay robot đã được thảo luận. Bàn tay có hình dạng giống người và cũng có thể thực hiện các chức năng giống con người, ví dụ như cầm nắm và thể hiện cử chỉ tay. Kết quả cho thấy bàn tay được thiết kế như một bộ phận và không cần bất kỳ loại lắp ráp nào và nó thể hiện khả năng nâng vật nặng tuyệt vời, vì nó được làm bằng polyurethane nhiệt dẻo linh hoạtVật liệu (TPU), và độ đàn hồi của nó cũng đảm bảo rằng bàn tay an toàn khi tương tác với con người. Bàn tay này có thể được sử dụng trong rô-bốt hình người cũng như bàn tay giả. Số lượng bộ truyền động hạn chế giúp việc điều khiển đơn giản hơn và bàn tay nhẹ hơn. 2. **Sửa đổi bề mặt Polyurethane nhiệt dẻo để tạo ra bộ kẹp rô-bốt mềm bằng phương pháp in bốn chiều** > Một trong những hướng phát triển của sản xuất bồi đắp gradient chức năng là tạo ra các cấu trúc in bốn chiều (4D) để kẹp rô-bốt mềm, đạt được bằng cách kết hợp mô hình lắng đọng hợp nhất in 3D với bộ truyền động hydrogel mềm. Công trình này đề xuất một phương pháp tiếp cận khái niệm để tạo ra một bộ kẹp rô-bốt mềm không phụ thuộc năng lượng, bao gồm một chất nền giữ in 3D đã sửa đổi được làm từ polyurethane nhiệt dẻo (TPU) và một bộ truyền động dựa trên hydrogel gelatin, cho phép biến dạng hút ẩm theo chương trình mà không cần sử dụng các cấu trúc cơ học phức tạp. > > Việc sử dụng hydrogel gốc gelatin 20% mang lại chức năng mô phỏng sinh học mềm cho cấu trúc và chịu trách nhiệm cho chức năng cơ học phản ứng kích thích thông minh của vật thể in bằng cách phản ứng với các quá trình trương nở trong môi trường lỏng. Chức năng hóa bề mặt mục tiêu của polyurethane nhiệt dẻo trong môi trường argon - oxy trong 90 giây, ở công suất 100 w và áp suất 26,7 pa, tạo điều kiện cho các thay đổi về độ nổi vi mô của nó, do đó cải thiện độ bám dính và độ ổn định của gelatin trương nở trên bề mặt của nó. > > Khái niệm hiện thực hóa về việc tạo ra các cấu trúc lược tương thích sinh học được in 4D để kẹp mềm dưới nước ở cấp độ vĩ mô của robot có thể cung cấp khả năng kẹp cục bộ không xâm lấn, vận chuyển các vật thể nhỏ và giải phóng các chất hoạt tính sinh học khi trương nở trong nước. Do đó, sản phẩm thu được có thể được sử dụng làm bộ truyền động mô phỏng sinh học tự cấp nguồn, hệ thống đóng gói hoặc robot mềm. 3. **Đặc điểm của các bộ phận bên ngoài cho cánh tay robot hình người in 3D với nhiều kiểu dáng và độ dày khác nhau** > Với sự phát triển của robot hình người, lớp vỏ ngoài mềm mại hơn là cần thiết để tương tác giữa người và robot tốt hơn. Cấu trúc auxetic trong vật liệu meta là một phương pháp đầy hứa hẹn để tạo ra lớp vỏ ngoài mềm mại. Những cấu trúc này có các đặc tính cơ học độc đáo. In 3D, đặc biệt là chế tạo sợi nóng chảy (FFF), được sử dụng rộng rãi để tạo ra các cấu trúc như vậy. Polyurethane nhiệt dẻo (TPU) thường được sử dụng trong FFF do tính đàn hồi tốt của nó. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển lớp vỏ ngoài mềm mại cho robot hình người Alice III bằng cách sử dụng in 3D FFF với sợi TPU Shore 95A. > > Nghiên cứu đã sử dụng sợi TPU màu trắng với máy in 3D để chế tạo cánh tay robot hình người 3DP. Cánh tay robot được chia thành phần cẳng tay và phần cánh tay trên. Các mẫu có hoa văn khác nhau (rắn và tái nhập) và độ dày (1, 2 và 4 mm) đã được áp dụng cho các mẫu. Sau khi in, các thử nghiệm uốn, kéo và nén đã được tiến hành để phân tích các đặc tính cơ học. Kết quả xác nhận rằng cấu trúc tái nhập dễ dàng uốn cong theo đường cong uốn và yêu cầu ít ứng suất hơn. Trong các thử nghiệm nén, cấu trúc tái nhập có thể chịu được tải trọng so với cấu trúc rắn. > > Sau khi phân tích cả ba độ dày, người ta xác nhận rằng cấu trúc tái nhập có độ dày 2 mm có các đặc tính tuyệt vời về uốn, kéo và nén. Do đó, mẫu tái nhập có độ dày 2 mm phù hợp hơn để sản xuất cánh tay rô-bốt hình người in 3D. 4. **Những miếng đệm "da mềm" TPU in 3D này mang lại cho rô-bốt cảm giác chạm có độ nhạy cao, giá thành thấp** > Các nhà nghiên cứu từ Đại học Illinois Urbana – Champaign đã đưa ra một phương pháp có chi phí thấp để mang lại cho rô-bốt cảm giác chạm giống như con người: miếng đệm da mềm in 3D có chức năng như cảm biến áp suất cơ học. > > Cảm biến rô-bốt xúc giác thường chứa các mảng điện tử rất phức tạp và khá đắt tiền, nhưng chúng tôi đã chỉ ra rằng các giải pháp thay thế bền bỉ, có chức năng có thể được tạo ra với giá rất rẻ. Hơn nữa, vì đây chỉ là vấn đề lập trình lại máy in 3D, nên kỹ thuật tương tự có thể dễ dàng tùy chỉnh cho các hệ thống rô-bốt khác nhau. Phần cứng robot có thể chịu lực và mô-men xoắn lớn, vì vậy cần phải được chế tạo thật sự an toàn nếu muốn tương tác trực tiếp với con người hoặc sử dụng trong môi trường sống của con người. Lớp da mềm được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong vấn đề này vì nó có thể được sử dụng cho cả việc tuân thủ an toàn cơ học và cảm biến xúc giác. > > Cảm biến của nhóm được chế tạo bằng các miếng đệm in từ urethane nhiệt dẻo (TPU) trên máy in 3D Raise3D E2 bán sẵn. Lớp ngoài mềm bao phủ một phần rỗng bên trong, và khi lớp ngoài bị nén, áp suất không khí bên trong cũng thay đổi tương ứng — cho phép cảm biến áp suất Honeywell ABP DANT 005 được kết nối với vi điều khiển Teensy 4.0 phát hiện rung động, tiếp xúc và áp suất tăng dần. Hãy tưởng tượng bạn muốn sử dụng robot có lớp da mềm để hỗ trợ trong bệnh viện. Chúng sẽ cần được vệ sinh thường xuyên, hoặc lớp da cần được thay thế thường xuyên. Dù bằng cách nào, chi phí cũng rất lớn. Tuy nhiên, in 3D là một quy trình có khả năng mở rộng cao, vì vậy các bộ phận có thể hoán đổi cho nhau có thể được chế tạo với chi phí thấp và dễ dàng lắp vào và tháo ra khỏi thân robot. 5. **Sản xuất bồi đắp lưới TPU Pneu – Nets làm bộ truyền động rô bốt mềm** > Trong bài báo này, quá trình sản xuất bồi đắp (AM) của polyurethane nhiệt dẻo (TPU) được nghiên cứu trong bối cảnh ứng dụng của nó làm các thành phần rô bốt mềm. So với các vật liệu AM đàn hồi khác, TPU cho thấy các đặc tính cơ học vượt trội về độ bền và độ biến dạng. Bằng phương pháp thiêu kết laser chọn lọc, các bộ truyền động uốn khí nén (lưới pneu) được in 3D như một nghiên cứu điển hình về rô bốt mềm và được đánh giá thực nghiệm về độ lệch do áp suất bên trong. Rò rỉ do độ kín khí được quan sát là một hàm của độ dày thành tối thiểu của các bộ truyền động. > > Để mô tả hành vi của rô bốt mềm, các mô tả vật liệu siêu đàn hồi cần được kết hợp vào các mô hình biến dạng hình học có thể là — ví dụ — phân tích hoặc số. Bài báo này nghiên cứu các mô hình khác nhau để mô tả hành vi uốn của bộ truyền động rô bốt mềm. Các thử nghiệm vật liệu cơ học được áp dụng để tham số hóa mô hình vật liệu siêu đàn hồi nhằm mô tả polyurethane nhiệt dẻo được sản xuất bồi đắp. > > Một mô phỏng số dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn được tham số hóa để mô tả biến dạng của bộ truyền động và được so sánh với một mô hình phân tích được công bố gần đây cho bộ truyền động này. Cả hai dự đoán của mô hình đều được so sánh với kết quả thực nghiệm của bộ truyền động robot mềm. Mặc dù mô hình phân tích đạt được độ lệch lớn hơn, nhưng mô phỏng số dự đoán góc uốn với độ lệch trung bình là 9°, mặc dù các mô phỏng số mất nhiều thời gian hơn đáng kể để tính toán. Trong môi trường sản xuất tự động, robot mềm có thể bổ sung cho quá trình chuyển đổi các hệ thống sản xuất cứng nhắc sang sản xuất linh hoạt và thông minh.
Thời gian đăng: 25-11-2025