హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్‌లలో TPU మెటీరియల్ యొక్క అప్లికేషన్

TPU (థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్)ఇది వశ్యత, స్థితిస్థాపకత మరియు అరుగుదల నిరోధకత వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అందువల్ల దీనిని హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్‌ల యొక్క బాహ్య కవర్లు, రోబోటిక్ చేతులు మరియు స్పర్శ సెన్సార్ల వంటి కీలక భాగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. అధికారిక అకడమిక్ పేపర్లు మరియు సాంకేతిక నివేదికల నుండి సేకరించిన వివరణాత్మక ఆంగ్ల సమాచారం క్రింద ఇవ్వబడింది: 1. **దీనిని ఉపయోగించి ఒక ఆంత్రోపోమోర్ఫిక్ రోబోటిక్ హ్యాండ్ యొక్క రూపకల్పన మరియు అభివృద్ధి**TPU మెటీరియల్సారాంశం: ఇక్కడ సమర్పించబడిన ఈ పత్రం, మానవరూప రోబోటిక్ చేతి యొక్క సంక్లిష్టతను పరిష్కరించే విధానాలను వివరిస్తుంది. రోబోటిక్స్ ఇప్పుడు అత్యంత అభివృద్ధి చెందుతున్న రంగం మరియు మానవుని వంటి చలనం మరియు ప్రవర్తనను అనుకరించాలనే ఉద్దేశం ఎల్లప్పుడూ ఉంది. మానవుని వంటి కార్యకలాపాలను అనుకరించడానికి మానవరూప చేయి ఒక విధానం. ఈ పత్రంలో, 15 డిగ్రీల స్వేచ్ఛ మరియు 5 యాక్యుయేటర్లతో మానవరూప చేతిని అభివృద్ధి చేయాలనే ఆలోచనను వివరించడంతో పాటు, రోబోటిక్ చేతి యొక్క యాంత్రిక రూపకల్పన, నియంత్రణ వ్యవస్థ, కూర్పు మరియు ప్రత్యేకతలను కూడా చర్చించడం జరిగింది. ఈ చేయి మానవరూప రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పట్టుకోవడం, చేతి సంజ్ఞలను ప్రదర్శించడం వంటి మానవుని వంటి కార్యాచరణలను కూడా చేయగలదు. ఈ చేయి ఒకే భాగంగా రూపొందించబడిందని మరియు దానికి ఎలాంటి అసెంబ్లీ అవసరం లేదని ఫలితాలు వెల్లడిస్తున్నాయి. ఇది ఫ్లెక్సిబుల్ థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్‌తో తయారు చేయబడినందున, అద్భుతమైన బరువు ఎత్తే సామర్థ్యాన్ని కూడా ప్రదర్శిస్తుంది.(టిపియు) పదార్థంమరియు దాని స్థితిస్థాపకత, ఈ చేయి మానవులతో సంకర్షణ చెందడానికి కూడా సురక్షితంగా ఉండేలా నిర్ధారిస్తుంది. ఈ చేతిని హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్‌లోనూ, అలాగే కృత్రిమ చేతిగానూ ఉపయోగించవచ్చు. పరిమిత సంఖ్యలో యాక్యుయేటర్లు ఉండటం వల్ల నియంత్రణ సరళంగానూ, చేయి తేలికగానూ ఉంటుంది. 2. **నాలుగు-డైమెన్షనల్ ప్రింటింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించి సాఫ్ట్ రోబోటిక్ గ్రిప్పర్‌ను సృష్టించడం కోసం థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్ ఉపరితలం యొక్క మార్పు** > ఫంక్షనల్ గ్రేడియంట్ యాడిటివ్ మ్యానుఫ్యాక్చరింగ్ అభివృద్ధికి ఉన్న మార్గాలలో ఒకటి, ఫ్యూజ్డ్ డిపోజిషన్ మోడలింగ్ 3D ప్రింటింగ్‌ను సాఫ్ట్ హైడ్రోజెల్ యాక్యుయేటర్లతో కలపడం ద్వారా సాధించబడిన, సాఫ్ట్ రోబోటిక్ గ్రిప్పింగ్ కోసం నాలుగు-డైమెన్షనల్ (4D) ప్రింటెడ్ నిర్మాణాలను సృష్టించడం. ఈ పని, శక్తి-స్వతంత్ర సాఫ్ట్ రోబోటిక్ గ్రిప్పర్‌ను సృష్టించడానికి ఒక సంభావిత విధానాన్ని ప్రతిపాదిస్తుంది. ఇది థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్ (TPU)తో తయారు చేయబడిన, మార్పు చేయబడిన 3D ప్రింటెడ్ హోల్డర్ సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు జెలటిన్ హైడ్రోజెల్ ఆధారిత యాక్యుయేటర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇది సంక్లిష్టమైన యాంత్రిక నిర్మాణాలను ఉపయోగించకుండా, ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన హైగ్రోస్కోపిక్ వైకల్యాన్ని అనుమతిస్తుంది. 20% జెలటిన్ ఆధారిత హైడ్రోజెల్ వాడకం, నిర్మాణానికి మృదువైన రోబోటిక్ బయోమిమెటిక్ కార్యాచరణను అందిస్తుంది మరియు ద్రవ వాతావరణంలో ఉబ్బే ప్రక్రియలకు ప్రతిస్పందించడం ద్వారా ముద్రిత వస్తువు యొక్క తెలివైన ఉద్దీపన-ప్రతిస్పందన యాంత్రిక కార్యాచరణకు బాధ్యత వహిస్తుంది. 100 వాట్ల శక్తి మరియు 26.7 పాస్కల్స్ పీడనం వద్ద, ఆర్గాన్-ఆక్సిజన్ వాతావరణంలో 90 సెకన్ల పాటు థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్ యొక్క లక్షిత ఉపరితల ఫంక్షనలైజేషన్, దాని మైక్రోరిలీఫ్‌లో మార్పులను సులభతరం చేస్తుంది, తద్వారా దాని ఉపరితలంపై ఉబ్బిన జెలటిన్ యొక్క అంటుకునే గుణాన్ని మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. స్థూలమైన నీటి అడుగున మృదువైన రోబోటిక్ పట్టు కోసం 4D ప్రింటెడ్ బయోకాంపాటిబుల్ దువ్వెన నిర్మాణాలను సృష్టించే ఈ భావన, హానిచేయని స్థానిక పట్టును అందించగలదు, చిన్న వస్తువులను రవాణా చేయగలదు మరియు నీటిలో ఉబ్బినప్పుడు జీవక్రియాశీల పదార్థాలను విడుదల చేయగలదు. అందువల్ల, ఫలితంగా వచ్చే ఉత్పత్తిని స్వీయ-శక్తితో పనిచేసే బయోమిమెటిక్ యాక్యుయేటర్‌గా, ఒక ఎన్‌క్యాప్సులేషన్ సిస్టమ్‌గా లేదా సాఫ్ట్ రోబోటిక్స్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. 3. **వివిధ నమూనాలు మరియు మందాలతో 3D-ప్రింటెడ్ హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్ ఆర్మ్ యొక్క బాహ్య భాగాల లక్షణాల నిర్ధారణ** > హ్యూమనాయిడ్ రోబోటిక్స్ అభివృద్ధి చెందుతున్న కొద్దీ, మెరుగైన మానవ-రోబోట్ పరస్పర చర్య కోసం మృదువైన బాహ్య భాగాలు అవసరం. మృదువైన బాహ్య భాగాలను సృష్టించడానికి మెటా-మెటీరియల్స్‌లోని ఆక్సెటిక్ నిర్మాణాలు ఒక ఆశాజనకమైన మార్గం. ఈ నిర్మాణాలకు ప్రత్యేకమైన యాంత్రిక లక్షణాలు ఉంటాయి. ఇటువంటి నిర్మాణాలను సృష్టించడానికి 3D ప్రింటింగ్, ముఖ్యంగా ఫ్యూజ్డ్ ఫిలమెంట్ ఫ్యాబ్రికేషన్ (FFF), విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్ (TPU) దాని మంచి స్థితిస్థాపకత కారణంగా FFFలో సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ అధ్యయనం, షోర్ 95A TPU ఫిలమెంట్‌తో FFF 3D ప్రింటింగ్‌ను ఉపయోగించి హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్ ఆలిస్ III కోసం ఒక మృదువైన బాహ్య కవర్‌ను అభివృద్ధి చేయడమే లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. > > ఈ అధ్యయనంలో 3D ప్రింటర్‌తో తెల్లటి TPU ఫిలమెంట్‌ను ఉపయోగించి 3DP హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్ ఆర్మ్‌లను తయారు చేశారు. రోబోట్ ఆర్మ్‌ను ముంజేయి మరియు పై చేయి భాగాలుగా విభజించారు. నమూనాలకు వివిధ నమూనాలు (సాలిడ్ మరియు రీ-ఎంట్రెంట్) మరియు మందాలు (1, 2, మరియు 4 మి.మీ.) వర్తింపజేయబడ్డాయి. ముద్రణ తర్వాత, యాంత్రిక లక్షణాలను విశ్లేషించడానికి వంపు, తన్యత మరియు సంపీడన పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. రీ-ఎంట్రెంట్ నిర్మాణం వంపు వక్రరేఖ వైపు సులభంగా వంగుతుందని మరియు తక్కువ ఒత్తిడి అవసరమని ఫలితాలు నిర్ధారించాయి. సంపీడన పరీక్షలలో, ఘన నిర్మాణంతో పోలిస్తే రీ-ఎంట్రెంట్ నిర్మాణం భారాన్ని తట్టుకోగలిగింది. > > మూడు మందాలను విశ్లేషించిన తర్వాత, 2 మిమీ మందం గల రీ-ఎంట్రెంట్ నిర్మాణం వంపు, తన్యత మరియు సంపీడన లక్షణాల పరంగా అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉందని నిర్ధారించబడింది. అందువల్ల, 2 మిమీ మందం గల రీ-ఎంట్రెంట్ నమూనా 3D-ప్రింటెడ్ హ్యూమనాయిడ్ రోబోట్ ఆర్మ్ తయారీకి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. 4. **ఈ 3D-ప్రింటెడ్ TPU “సాఫ్ట్ స్కిన్” ప్యాడ్‌లు రోబోట్‌లకు తక్కువ ఖర్చుతో, అత్యంత సున్నితమైన స్పర్శ జ్ఞానాన్ని అందిస్తాయి** > ఇల్లినాయిస్ అర్బానా-చాంపైన్ విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు రోబోట్‌లకు మానవ-వంటి స్పర్శ జ్ఞానాన్ని అందించడానికి ఒక తక్కువ-ఖర్చు మార్గాన్ని కనుగొన్నారు: యాంత్రిక పీడన సెన్సార్‌లుగా కూడా పనిచేసే 3D-ప్రింటెడ్ సాఫ్ట్ స్కిన్ ప్యాడ్‌లు. స్పర్శాత్మక రోబోటిక్ సెన్సార్లలో సాధారణంగా చాలా సంక్లిష్టమైన ఎలక్ట్రానిక్స్ శ్రేణులు ఉంటాయి మరియు అవి చాలా ఖరీదైనవిగా ఉంటాయి, కానీ క్రియాత్మకమైన, మన్నికైన ప్రత్యామ్నాయాలను చాలా చౌకగా తయారు చేయవచ్చని మేము నిరూపించాము. అంతేకాకుండా, ఇది కేవలం ఒక 3D ప్రింటర్‌ను రీప్రోగ్రామింగ్ చేసే విషయం కాబట్టి, ఇదే సాంకేతికతను వివిధ రోబోటిక్ వ్యవస్థలకు సులభంగా అనుకూలంగా మార్చుకోవచ్చు. రోబోటిక్ హార్డ్‌వేర్‌లో అధిక బలాలు మరియు టార్క్‌లు ఉంటాయి, కాబట్టి అది నేరుగా మానవులతో సంకర్షణ చెందాలన్నా లేదా మానవ పరిసరాలలో ఉపయోగించాలన్నా, దానిని చాలా సురక్షితంగా తయారు చేయాలి. ఈ విషయంలో మృదువైన చర్మం ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుందని భావిస్తున్నారు, ఎందుకంటే దీనిని యాంత్రిక భద్రతా ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండటానికి మరియు స్పర్శాత్మక సెన్సింగ్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు. ఈ బృందం యొక్క సెన్సార్‌ను, మార్కెట్లో లభించే Raise3D E2 3D ప్రింటర్‌లో థర్మోప్లాస్టిక్ యురేథేన్ (TPU)తో ప్రింట్ చేసిన ప్యాడ్‌లను ఉపయోగించి తయారు చేశారు. మృదువైన బయటి పొర, లోపల బోలుగా ఉండే భాగాన్ని కప్పి ఉంచుతుంది, మరియు బయటి పొరను నొక్కినప్పుడు లోపల గాలి పీడనం దానికి అనుగుణంగా మారుతుంది — దీనివల్ల, Teensy 4.0 మైక్రోకంట్రోలర్‌కు అనుసంధానించబడిన Honeywell ABP DANT 005 ప్రెజర్ సెన్సార్ కంపనం, స్పర్శ మరియు పెరుగుతున్న పీడనాన్ని గుర్తించగలుగుతుంది. ఆసుపత్రి వాతావరణంలో సహాయం చేయడానికి మీరు మృదువైన చర్మం గల రోబోట్‌లను ఉపయోగించాలనుకుంటున్నారని ఊహించుకోండి. వాటిని క్రమం తప్పకుండా శుభ్రపరచాలి, లేదా వాటి చర్మాన్ని క్రమం తప్పకుండా మార్చాలి. ఏ విధంగా చూసినా, దీనికి భారీ ఖర్చు అవుతుంది. అయితే, 3D ప్రింటింగ్ అనేది చాలా విస్తరించదగిన ప్రక్రియ, కాబట్టి మార్చుకోగలిగే భాగాలను తక్కువ ఖర్చుతో తయారు చేయవచ్చు మరియు రోబోట్ శరీరానికి సులభంగా తగిలించవచ్చు మరియు తీసివేయవచ్చు. 5. **సాఫ్ట్ రోబోటిక్ యాక్యుయేటర్‌లుగా TPU న్యూ-నెట్‌ల యాడిటివ్ మ్యానుఫ్యాక్చరింగ్** > ఈ పత్రంలో, సాఫ్ట్ రోబోటిక్ భాగాలుగా దాని అనువర్తనం యొక్క సందర్భంలో థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్ (TPU) యొక్క యాడిటివ్ మ్యానుఫ్యాక్చర్ (AM) పరిశోధించబడింది. ఇతర సాగే AM పదార్థాలతో పోలిస్తే, TPU బలం మరియు స్ట్రెయిన్ విషయంలో ఉన్నతమైన యాంత్రిక లక్షణాలను వెల్లడిస్తుంది. సెలెక్టివ్ లేజర్ సింటరింగ్ ద్వారా, న్యూమాటిక్ బెండింగ్ యాక్యుయేటర్‌లు (న్యూ-నెట్‌లు) ఒక సాఫ్ట్ రోబోటిక్ కేస్ స్టడీగా 3D ప్రింట్ చేయబడ్డాయి మరియు అంతర్గత పీడనంపై విక్షేపం విషయంలో ప్రయోగాత్మకంగా మూల్యాంకనం చేయబడ్డాయి. యాక్యుయేటర్‌ల కనీస గోడ మందం యొక్క ఫంక్షన్‌గా గాలి చొరబడకపోవడం వల్ల లీకేజ్ గమనించబడింది. సాఫ్ట్ రోబోటిక్స్ యొక్క ప్రవర్తనను వివరించడానికి, జ్యామితీయ విరూపణ నమూనాలలో హైపర్ ఎలాస్టిక్ పదార్థ వివరణలను పొందుపరచవలసి ఉంటుంది, ఇవి ఉదాహరణకు, విశ్లేషణాత్మకంగా లేదా సంఖ్యాత్మకంగా ఉండవచ్చు. ఈ పత్రం ఒక సాఫ్ట్ రోబోటిక్ యాక్యుయేటర్ యొక్క వంపు ప్రవర్తనను వివరించడానికి వివిధ నమూనాలను అధ్యయనం చేస్తుంది. అడిటివ్‌గా తయారు చేయబడిన థర్మోప్లాస్టిక్ పాలియురేథేన్‌ను వివరించడానికి, ఒక హైపర్ ఎలాస్టిక్ పదార్థ నమూనాను పారామితీకరించడానికి యాంత్రిక పదార్థ పరీక్షలు వర్తింపజేయబడ్డాయి. యాక్యుయేటర్ యొక్క విరూపణను వివరించడానికి ఫైనైట్ ఎలిమెంట్ పద్ధతి ఆధారంగా ఒక సంఖ్యాత్మక అనుకరణ పారామితీకరించబడింది మరియు అటువంటి యాక్యుయేటర్ కోసం ఇటీవల ప్రచురించబడిన ఒక విశ్లేషణాత్మక నమూనాతో పోల్చబడింది. రెండు నమూనాల అంచనాలు సాఫ్ట్ రోబోటిక్ యాక్యుయేటర్ యొక్క ప్రయోగాత్మక ఫలితాలతో పోల్చబడ్డాయి. విశ్లేషణాత్మక నమూనా ద్వారా పెద్ద విచలనాలు సాధించబడినప్పటికీ, సంఖ్యాత్మక అనుకరణ గణన కోసం గణనీయంగా ఎక్కువ సమయం తీసుకున్నప్పటికీ, అది 9° సగటు విచలనాలతో వంపు కోణాన్ని అంచనా వేస్తుంది. ఒక స్వయంచాలిత ఉత్పత్తి వాతావరణంలో, దృఢమైన ఉత్పత్తి వ్యవస్థలను చురుకైన మరియు స్మార్ట్ తయారీ వైపు మార్చడంలో సాఫ్ట్ రోబోటిక్స్ సహాయపడగలదు.