TPU Malzemenin İnsansı Robotlarda Uygulanması

TPU (Termoplastik Poliüretan)Esneklik, elastikiyet ve aşınma direnci gibi olağanüstü özelliklere sahip olması, onu insansı robotların dış kaplamaları, robotik eller ve dokunsal sensörler gibi temel bileşenlerinde yaygın olarak kullanılmasını sağlamaktadır. Aşağıda, yetkili akademik makalelerden ve teknik raporlardan derlenmiş ayrıntılı İngilizce materyaller bulunmaktadır: 1. **İnsansı Bir Robotik Elin Tasarımı ve Geliştirilmesi**TPU Malzeme**Özet**: Burada sunulan makale, insan benzeri bir robotik elin karmaşıklığını çözmeye yönelik bir yaklaşım sunmaktadır. Robotik, günümüzde en hızlı gelişen alanlardan biridir ve her zaman insan benzeri hareket ve davranışları taklit etme amacı olmuştur. İnsan benzeri bir el, insan benzeri işlemleri taklit etmenin yaklaşımlarından biridir. Bu makalede, 15 serbestlik derecesine ve 5 aktüatöre sahip insan benzeri bir el geliştirme fikri detaylandırılmış ve robotik elin mekanik tasarımı, kontrol sistemi, bileşimi ve özellikleri tartışılmıştır. El, insan benzeri bir görünüme sahiptir ve ayrıca kavrama ve el hareketlerinin temsili gibi insan benzeri işlevleri de yerine getirebilir. Sonuçlar, elin tek parça olarak tasarlandığını ve herhangi bir montaja ihtiyaç duymadığını ve esnek termoplastik poliüretandan yapıldığı için mükemmel bir ağırlık kaldırma kapasitesine sahip olduğunu ortaya koymaktadır.(TPU) malzemeAyrıca esnekliği, elin insanlarla etkileşim için de güvenli olmasını sağlar. Bu el, insansı bir robotta ve protez elde kullanılabilir. Sınırlı sayıda aktüatör, kontrolü daha basit ve eli daha hafif hale getirir. 2. **Dört Boyutlu Baskı Yöntemi Kullanılarak Yumuşak Robotik Tutucu Oluşturmak için Termoplastik Poliüretan Yüzeyin Modifikasyonu** > Fonksiyonel gradyan eklemeli imalatın geliştirilmesinin yollarından biri, eriyik biriktirme modelleme 3D baskısını yumuşak hidrojel aktüatörlerle birleştirerek elde edilen yumuşak robotik tutucular için dört boyutlu (4D) baskılı yapılar oluşturmaktır. Bu çalışma, termoplastik poliüretandan (TPU) yapılmış modifiye edilmiş bir 3D baskılı tutucu alt tabaka ve karmaşık mekanik yapılar kullanmadan programlanmış higroskopik deformasyona izin veren jelatin hidrojeline dayalı bir aktüatörden oluşan, enerjiden bağımsız yumuşak bir robotik tutucu oluşturmak için kavramsal bir yaklaşım önermektedir. > > %20 jelatin bazlı hidrojelin kullanımı, yapıya yumuşak robotik biyomimetik işlevsellik kazandırır ve sıvı ortamlardaki şişme süreçlerine tepki vererek basılı nesnenin akıllı, uyarıcıya duyarlı mekanik işlevselliğinden sorumludur. Termoplastik poliüretanın 90 saniye boyunca 100 W güç ve 26,7 Pa basınçta argon-oksijen ortamında hedeflenen yüzey fonksiyonelleştirilmesi, mikro rölyefinde değişikliklere olanak tanır ve böylece şişmiş jelatinin yüzeyine yapışmasını ve stabilitesini iyileştirir. > > Makroskobik su altı yumuşak robotik kavrama için 4 boyutlu baskı ile üretilmiş biyouyumlu tarak yapıları oluşturma konsepti, invaziv olmayan yerel kavrama sağlayabilir, küçük nesneleri taşıyabilir ve suda şişme üzerine biyoaktif maddeler salabilir. Bu nedenle ortaya çıkan ürün, kendi kendine çalışan biyomimetik bir aktüatör, bir kapsülleme sistemi veya yumuşak robotik olarak kullanılabilir. 3. **Çeşitli Desen ve Kalınlıklarda 3B Baskılı İnsansı Robot Kolunun Dış Parçalarının Karakterizasyonu** > İnsansı robotik alanındaki gelişmelerle birlikte, daha iyi insan-robot etkileşimi için daha yumuşak dış yüzeylere ihtiyaç duyulmaktadır. Metamalzemelerdeki auxetik yapılar, yumuşak dış yüzeyler oluşturmanın umut vadeden bir yoludur. Bu yapılar benzersiz mekanik özelliklere sahiptir. 3B baskı, özellikle erimiş filament imalatı (FFF), bu tür yapıları oluşturmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Termoplastik poliüretan (TPU), iyi esnekliği nedeniyle FFF'de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, Shore 95A TPU filamenti kullanılarak FFF 3B baskı yöntemiyle insansı robot Alice III için yumuşak bir dış kaplama geliştirmeyi amaçlamaktadır. > > Çalışmada, 3B yazıcı ile beyaz TPU filamenti kullanılarak 3B baskılı insansı robot kolları üretilmiştir. Robot kolu ön kol ve üst kol parçalarına ayrılmıştır. Örnekler üzerinde farklı desenler (düz ve girintili) ve kalınlıklar (1, 2 ve 4 mm) uygulanmıştır. Baskıdan sonra, mekanik özellikleri analiz etmek için bükme, çekme ve sıkıştırma testleri yapıldı. Sonuçlar, girintili yapının bükme eğrisine doğru kolayca bükülebildiğini ve daha az gerilime ihtiyaç duyduğunu doğruladı. Sıkıştırma testlerinde, girintili yapı, katı yapıya kıyasla yüke daha iyi dayanabildi. > > Üç kalınlığın tümü analiz edildikten sonra, 2 mm kalınlığındaki girintili yapının bükme, çekme ve sıkıştırma özellikleri açısından mükemmel özelliklere sahip olduğu doğrulandı. Bu nedenle, 2 mm kalınlığındaki girintili desen, 3D baskılı insansı robot kolu üretimi için daha uygundur. 4. **Bu 3D Baskılı TPU “Yumuşak Deri” Pedler Robotlara Düşük Maliyetli, Son Derece Hassas Bir Dokunma Duyusu Kazandırıyor** > Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'nden araştırmacılar, robotlara insan benzeri bir dokunma duyusu kazandırmanın düşük maliyetli bir yolunu buldular: mekanik basınç sensörleri olarak da işlev gören 3D baskılı yumuşak deri pedler. > > Dokunsal robotik sensörler genellikle çok karmaşık elektronik dizileri içerir ve oldukça pahalıdır, ancak işlevsel ve dayanıklı alternatiflerin çok ucuza üretilebileceğini gösterdik. Dahası, sadece bir 3D yazıcının yeniden programlanması söz konusu olduğundan, aynı teknik farklı robotik sistemlere kolayca uyarlanabilir. Robotik donanım büyük kuvvetler ve torklar içerebilir, bu nedenle insanlarla doğrudan etkileşime girecekse veya insan ortamlarında kullanılacaksa oldukça güvenli hale getirilmesi gerekir. Yumuşak derinin bu konuda önemli bir rol oynayacağı bekleniyor, çünkü hem mekanik güvenlik uyumluluğu hem de dokunsal algılama için kullanılabilir. > > Ekibin sensörü, piyasada bulunan bir Raise3D E2 3D yazıcıda termoplastik üretan (TPU) malzemeden basılmış pedler kullanılarak yapılmıştır. Yumuşak dış katman, içi boş bir dolgu bölümünü kaplar ve dış katman sıkıştırıldığında içindeki hava basıncı buna göre değişir; bu da Teensy 4.0 mikrodenetleyiciye bağlı bir Honeywell ABP DANT 005 basınç sensörünün titreşimi, dokunmayı ve artan basıncı algılamasına olanak tanır. Hastane ortamında yardımcı olmak için yumuşak derili robotlar kullanmak istediğinizi hayal edin. Düzenli olarak dezenfekte edilmeleri veya derinin düzenli olarak değiştirilmesi gerekecektir. Her iki durumda da, büyük bir maliyet söz konusudur. Bununla birlikte, 3D baskı çok ölçeklenebilir bir işlemdir, bu nedenle değiştirilebilir parçalar ucuz bir şekilde üretilebilir ve robot gövdesine kolayca takılıp çıkarılabilir. 5. **Yumuşak Robotik Aktüatörler Olarak TPU Pnömatik Ağların Katmanlı Üretimi** > Bu makalede, termoplastik poliüretanın (TPU) katmanlı üretimi (AM), yumuşak robotik bileşenler olarak uygulaması bağlamında incelenmiştir. Diğer elastik AM malzemelerine kıyasla, TPU, mukavemet ve gerilme açısından üstün mekanik özellikler göstermektedir. Seçici lazer sinterleme ile, pnömatik bükme aktüatörleri (pnömatik ağlar), yumuşak robotik bir örnek çalışma olarak 3D olarak basılmış ve iç basınca göre sapma açısından deneysel olarak değerlendirilmiştir. Hava geçirmezlik nedeniyle oluşan sızıntı, aktüatörlerin minimum duvar kalınlığının bir fonksiyonu olarak gözlemlenmiştir. > > Yumuşak robotiklerin davranışını tanımlamak için, hiperelastik malzeme tanımlamalarının, örneğin analitik veya sayısal olabilen geometrik deformasyon modellerine dahil edilmesi gerekir. Bu makale, yumuşak bir robotik aktüatörün bükülme davranışını tanımlamak için farklı modelleri incelemektedir. Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen termoplastik poliüretanı tanımlamak için hiperelastik bir malzeme modelini parametrelendirmek amacıyla mekanik malzeme testleri uygulanmıştır. > > Aktüatörün deformasyonunu tanımlamak için sonlu eleman yöntemine dayalı sayısal bir simülasyon parametrelendirilmiş ve bu tür bir aktüatör için yakın zamanda yayınlanan analitik bir modelle karşılaştırılmıştır. Her iki modelin tahminleri de yumuşak robotik aktüatörün deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Analitik model daha büyük sapmalar gösterirken, sayısal simülasyon, hesaplama için önemli ölçüde daha uzun süre almasına rağmen, bükülme açısını ortalama 9° sapmalarla tahmin etmektedir. Otomatik bir üretim ortamında, yumuşak robotikler, rijit üretim sistemlerinin çevik ve akıllı üretime dönüşümünü tamamlayabilir.