Materiale avansate pentru roboți umanoizi

Materiale avansate pentru roboți umanoizi: o prezentare generală cuprinzătoare

Roboții umanoizi necesită o gamă diversă de materiale de înaltă performanță pentru a obține funcționalitate, durabilitate și eficiență optime. Mai jos este o analiză detaliată a materialelor cheie utilizate în diverse sisteme robotice, împreună cu aplicațiile și beneficiile acestora.

1. Componente structurale

Polieter eter cetonă (PEEK)
Cu proprietăți mecanice excepționale și rezistență la căldură, PEEK este alegerea ideală pentru lagărele articulațiilor și componentele de legătură. De exemplu, TeslaOptimus Gen2a utilizat PEEK pentru a reduce greutatea cu10 kilogrameîn timp ce crește viteza de mers prin30%.

Sulfură de polifenilenă (PPS)
Cunoscut pentru stabilitatea sa dimensională remarcabilă și rezistența chimică, PPS este utilizat pe scară largă în angrenaje, rulmenți și piese de transmisie.Rulmenții PPS de la Suzhou Napureducerea pierderii de energie articulară prin25%, în timp ceMaterialul PPS de la Nanjing Julonga contribuit la o reducere generală a greutății de20-30%în sistemele robotizate.

2. Materiale ale sistemului de mișcare

Polimer armat cu fibră de carbon (CFRP)
Datorită raportului său ridicat rezistență-greutate, CFRP domină în structurile robotice ale brațelor și picioarelor.Atlasul Boston Dynamicsfolosește CFRP în picioare pentru a efectua sărituri de mare dificultate, în timp ceWalker de la Unitreeîmbunătățește stabilitatea cu carcasa CFRP.

Fibră de polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă (UHMW-PE)
CuDe 7-10 ori mai rezistentă decât oțelulși numai1/8 din greutateUHMW-PE este materialul preferat pentru mâinile robotice acționate de tendoane.Fibrele UHMW-PE ale lui Nanshan Zhishangau fost aplicate cu succes în mai multe sisteme robotizate manuale.

3. Electronică și sisteme de detectare

Polimer cu cristale lichide (LCP)
Datorită proprietăților sale dielectrice superioare și stabilității dimensionale, LCP este utilizat în conectori de semnal de înaltă frecvență și componente electronice de precizie, așa cum se vede înH1 al Unitree.

Filme de polidimetilsiloxan (PDMS) și poliimidă (PI)
Aceste materiale formează nucleulpiele electronică (e-skin).Senzori flexibili bazați pe PDMS de la Hanwei Technologyatinge o sensibilitate ultra-înaltă (detecție până la0,1 kPa), în timp ceuSkin de la XELA Roboticsutilizează filme PI pentru percepția multimodală a mediului.

4. Componente exterioare și funcționale

Poliamidă (PA, nailon)
Având o prelucrabilitate și o rezistență mecanică excelente, PA este utilizată înNeo Gamma de la 1X Technologiesexteriorul din nailon țesut al robotului.

PC-ABS Plastic ingineresc
Datorită matribilității sale superioare, PC-ABS este materialul principal pentruCarcasa robotului NAO de la SoftBank.

Elastomer termoplastic (TPE)
Combinând elasticitatea asemănătoare cauciucului cu procesabilitatea plasticului, TPE este ideal pentruamortizare bio-inspirată pentru piele și articulațiiSe așteaptă să fie utilizat în următoarea generațieArticulațiile flexibile ale robotului Atlas.

Perspective de viitor

Pe măsură ce robotica umanoidă avansează, inovarea materialelor va juca un rol esențial în îmbunătățirea...durabilitate, eficiență energetică și adaptabilitate similară cu cea umanăMateriale emergente, cum ar fipolimeri auto-reparatori, aliaje cu memorie de formă și compozite pe bază de grafenar putea revoluționa și mai mult designul robotic.