TPU (термопластичен полиуретан)притежава изключителни свойства като гъвкавост, еластичност и износоустойчивост, което го прави широко използван в ключови компоненти на хуманоидни роботи, като външни капаци, роботизирани ръце и тактилни сензори. По-долу са подробни материали на английски език, подбрани от авторитетни академични статии и технически доклади: 1. **Проектиране и разработване на антропоморфна роботизирана ръка с помощта наТПУ материал** > **Резюме**：Представената тук статия предлага подходи за решаване на сложността на антропоморфната роботизирана ръка. Роботиката е най-развиващата се област в днешно време и винаги е имало намерение да се имитира човешко действие и поведение. Антропоморфната ръка е един от подходите за имитиране на човешки операции. В тази статия е разработена идеята за разработване на антропоморфна ръка с 15 степени на свобода и 5 задвижващи механизма, както и са обсъдени механичният дизайн, системата за управление, съставът и особеностите на роботизираната ръка. Ръката има антропоморфен вид и може да изпълнява човешки функции, например захващане и представяне на жестове с ръка. Резултатите показват, че ръката е проектирана като едно цяло и не се нуждае от никакъв вид сглобяване, а също така показва отлична товароносимост, тъй като е изработена от гъвкав термопластичен полиуретан.(TPU) материал, а еластичността му гарантира, че ръката е безопасна за взаимодействие с хора. Тази ръка може да се използва както в хуманоиден робот, така и в протезна ръка. Ограниченият брой задвижващи механизми прави управлението по-лесно, а ръката по-лека. 2. **Модификация на термопластична полиуретанова повърхност за създаване на мек роботизиран захват, използващ четириизмерен метод на печат** > Един от пътищата за развитие на функционалното градиентно адитивно производство е създаването на четириизмерни (4D) печатни структури за мек роботизиран захват, постигнат чрез комбиниране на 3D печат чрез моделиране чрез стопено отлагане с меки хидрогелни задвижващи механизми. Тази работа предлага концептуален подход за създаване на енергийно независим мек роботизиран захват, състоящ се от модифициран 3D отпечатан държач-субстрат, изработен от термопластичен полиуретан (TPU), и задвижващ механизъм на базата на желатинов хидрогел, позволяващ програмирана хигроскопична деформация без използване на сложни механични конструкции. > > Използването на 20% хидрогел на базата на желатин придава мека роботизирана биомиметична функционалност на структурата и е отговорно за интелигентната механична функционалност, реагираща на стимули, на отпечатания обект, като реагира на процесите на набъбване в течни среди. Целенасочената повърхностна функционализация на термопластичен полиуретан в аргоно-кислородна среда в продължение на 90 секунди, при мощност 100 W и налягане 26,7 Pa, улеснява промените в неговия микрорелеф, като по този начин подобрява адхезията и стабилността на набъбналия желатин върху повърхността му. > > Реализираната концепция за създаване на 4D отпечатани биосъвместими гребенови структури за макроскопично подводно меко роботизирано захващане може да осигури неинвазивно локално захващане, транспортиране на малки обекти и освобождаване на биоактивни вещества при набъбване във вода. Полученият продукт може следователно да се използва като самозахранващ се биомиметичен актуатор, система за капсулиране или мека роботика. 3. **Характеризиране на външни части за 3D-отпечатана хуманоидна роботна ръка с различни шарки и дебелини** > С развитието на хуманоидната роботика са необходими по-меки външни повърхности за по-добро взаимодействие човек-робот. Ауксетичните структури в метаматериалите са обещаващ начин за създаване на меки външни повърхности. Тези структури имат уникални механични свойства. 3D печатът, особено изработката с разтопени нишки (FFF), се използва широко за създаване на такива структури. Термопластичният полиуретан (TPU) се използва често в FFF поради добрата си еластичност. Това проучване има за цел да разработи мек външен капак за хуманоидния робот Alice III, използвайки FFF 3D печат с Shore 95A TPU филамент. > > В проучването е използван бял TPU филамент с 3D принтер за производство на 3DP хуманоидни роботизирани рамена. Роботизираното рамо е разделено на части за предмишница и горна част на ръката. Върху пробите са нанесени различни модели (плътни и повторно навлизащи) и дебелини (1, 2 и 4 мм). След печат са проведени тестове на огъване, опън и натиск, за да се анализират механичните свойства. Резултатите потвърждават, че повторно навлизащата структура е лесно огъваема към кривата на огъване и изисква по-малко напрежение. При тестовете на натиск повторно навлизащата структура е в състояние да издържи на натоварването в сравнение с плътната структура. > > След анализ на всичките три дебелини е потвърдено, че повторно навлизащата структура с дебелина 2 мм има отлични характеристики по отношение на свойствата на огъване, опън и натиск. Следователно, повторно навлизащият модел с дебелина 2 мм е по-подходящ за производство на 3D-отпечатана хуманоидна роботна ръка. 4. **Тези 3D-отпечатани TPU „меки“ подложки дават на роботите евтино и високочувствително усещане за допир** > Изследователи от Университета на Илинойс Урбана – Шампейн са измислили евтин начин да дадат на роботите усещане за допир, подобно на човешкото: 3D-отпечатани меки подложки, които служат и като механични сензори за налягане. > > Тактилните роботизирани сензори обикновено съдържат много сложни електронни масиви и са доста скъпи, но ние показахме, че функционални и издръжливи алтернативи могат да бъдат направени много евтино. Освен това, тъй като става въпрос само за препрограмиране на 3D принтер, същата техника може лесно да се персонализира към различни роботизирани системи. Роботизираният хардуер може да включва големи сили и въртящи моменти, така че трябва да бъде направен достатъчно безопасен, ако ще взаимодейства директно с хора или ще се използва в човешка среда. Очаква се меката кожа да играе важна роля в това отношение, тъй като може да се използва както за съответствие с изискванията за механична безопасност, така и за тактилно усещане. > > Сензорът на екипа е изработен с помощта на подложки, отпечатани от термопластичен уретан (TPU) на стандартен 3D принтер Raise3D E2. Мекият външен слой покрива куха запълваща секция и когато външният слой се компресира, налягането на въздуха вътре се променя съответно - което позволява на сензор за налягане Honeywell ABP DANT 005, свързан с микроконтролер Teensy 4.0, да открива вибрации, допир и нарастващо налягане. Представете си, че искате да използвате роботи с мека кожа, за да помагате в болнична обстановка. Те ще трябва да се дезинфекцират редовно или кожата ще трябва да се сменя редовно. И в двата случая има огромни разходи. 3D печатът обаче е много мащабируем процес, така че взаимозаменяеми части могат да се изработват евтино и лесно да се закачат и отстраняват от тялото на робота. 5. **Адитивно производство на TPU пневматични мрежи като меки роботизирани задвижващи механизми** > В тази статия се изследва адитивно производство (AM) на термопластичен полиуретан (TPU) в контекста на неговото приложение като меки роботизирани компоненти. В сравнение с други еластични AM материали, TPU показва превъзходни механични свойства по отношение на якост и деформация. Чрез селективно лазерно синтероване, пневматични огъващи задвижващи механизми (пневматични мрежи) се отпечатват на 3D принтер като казус за мека роботика и се оценяват експериментално по отношение на отклонението спрямо вътрешното налягане. Наблюдава се теч, дължащ се на въздухонепроницаемост, като функция на минималната дебелина на стената на задвижващите механизми. > > За да се опише поведението на меката роботика, описанията на хипереластичните материали трябва да бъдат включени в геометрични деформационни модели, които могат да бъдат - например - аналитични или числени. Тази статия изследва различни модели за описание на поведението на огъване на мек роботизиран задвижващ механизъм. Прилагат се механични материални тестове за параметризиране на хипереластичен материален модел, за да се опише адитивно произведеният термопластичен полиуретан. > > Числена симулация, базирана на метода на крайните елементи, е параметризирана, за да опише деформацията на задвижващия механизъм и е сравнена с наскоро публикуван аналитичен модел за такъв задвижващ механизъм. И двете прогнози на модела са сравнени с експерименталните резултати на мекия роботизиран актуатор. Докато аналитичният модел постига по-големи отклонения, числената симулация предсказва ъгъла на огъване със средни отклонения от 9°, въпреки че числените симулации отнемат значително повече време за изчисление. В автоматизирана производствена среда, меката роботика може да допълни трансформацията на твърдите производствени системи към гъвкаво и интелигентно производство.
Време на публикуване: 25 ноември 2025 г.