ТПУ (термопластичний поліуретан)має видатні властивості, такі як гнучкість, еластичність та зносостійкість, що робить його широко використовуваним у ключових компонентах гуманоїдних роботів, таких як зовнішні кришки, роботизовані руки та тактильні датчики. Нижче наведено детальні матеріали англійською мовою, відібрані з авторитетних академічних статей та технічних звітів: 1. **Проектування та розробка антропоморфної роботизованої руки з використаннямМатеріал ТПУ** > **Анотація**：У цій статті представлені підходи до вирішення складної задачі антропоморфної роботизованої руки. Робототехніка зараз є найрозвиненішою галуззю, і завжди існувала мета імітувати дії та поведінку, подібні до людських. Антропоморфна рука є одним із підходів до імітації операцій, подібних до людських. У цій статті розроблено ідею розробки антропоморфної руки з 15 ступенями свободи та 5 виконавчими механізмами, а також обговорено механічну конструкцію, систему керування, склад та особливості роботизованої руки. Рука має антропоморфний вигляд, а також може виконувати функції, подібні до людських, наприклад, захоплювати та відображати жести. Результати показують, що рука розроблена як єдине ціле та не потребує жодного складання, а також демонструє чудову вантажопідйомність, оскільки вона виготовлена з гнучкого термопластичного поліуретану.(ТПУ) матеріал, а його еластичність також гарантує безпеку взаємодії руки з людьми. Цю руку можна використовувати як у гуманоїдному роботі, так і в протезі руки. Обмежена кількість виконавчих механізмів спрощує керування та полегшує руку. 2. **Модифікація термопластичної поліуретанової поверхні для створення м’якого роботизованого захоплення за допомогою методу чотиривимірного друку** > Одним із напрямків розвитку функціонального градієнтного адитивного виробництва є створення чотиривимірних (4D) друкованих структур для м’якого роботизованого захоплення, що досягається шляхом поєднання 3D-друку методом моделювання наплавленням з м’якими гідрогелевими виконавчими механізмами. У цій роботі пропонується концептуальний підхід до створення енергонезалежного м’якого роботизованого захоплення, що складається з модифікованої 3D-друкованої підкладки-тримача, виготовленої з термопластичного поліуретану (TPU), та виконавчого механізму на основі желатинового гідрогелю, що дозволяє програмовану гігроскопічну деформацію без використання складних механічних конструкцій. > > Використання гідрогелю на основі 20% желатину надає структурі м’якої роботизованої біоміметичної функціональності та відповідає за інтелектуальну механічну функціональність друкованого об’єкта, що реагує на стимули, реагуючи на процеси набухання в рідких середовищах. Цільова функціоналізація поверхні термопластичного поліуретану в середовищі аргон-кисень протягом 90 с, при потужності 100 Вт та тиску 26,7 Па, сприяє змінам його мікрорельєфу, тим самим покращуючи адгезію та стабільність набряклого желатину на його поверхні. > > Реалізована концепція створення 4D-друкованих біосумісних гребінчастих структур для макроскопічного підводного м'якого роботизованого захоплення може забезпечити неінвазивне локальне захоплення, транспортування невеликих об'єктів та вивільнення біоактивних речовин при набуханні у воді. Отриманий продукт, таким чином, може бути використаний як автономний біоміметичний актуатор, система інкапсуляції або м'яка робототехніка. 3. **Характеристика зовнішніх частин для 3D-друкованої гуманоїдної робототехнічної руки з різними візерунками та товщиною** > З розвитком гуманоїдної робототехніки необхідні м'якші зовнішні частини для кращої взаємодії людини та робота. Ауксетичні структури в метаматеріалах є перспективним способом створення м'яких зовнішніх частин. Ці структури мають унікальні механічні властивості. 3D-друк, особливо виготовлення з використанням плавлених ниток (FFF), широко використовується для створення таких структур. Термопластичний поліуретан (ТПУ) широко використовується в FFF завдяки своїй добрій еластичності. Метою цього дослідження є розробка м'якого зовнішнього покриття для гуманоїдного робота Alice III за допомогою 3D-друку FFF з філаментом Shore 95A TPU. > > У дослідженні використовувався білий філамент TPU за допомогою 3D-принтера для виготовлення 3DP гуманоїдних роботів-рук. Рука робота була розділена на частини передпліччя та плеча. На зразки були нанесені різні візерунки (суцільні та рециркулюючі) та товщини (1, 2 та 4 мм). Після друку були проведені випробування на вигин, розтяг та стиск для аналізу механічних властивостей. Результати підтвердили, що рециркулююча структура легко згинається до кривої вигину та вимагає меншого напруження. У випробуваннях на стиск рециркулююча структура змогла витримувати навантаження порівняно з суцільною структурою. > > Після аналізу всіх трьох товщин було підтверджено, що рециркулююча структура товщиною 2 мм мала чудові характеристики щодо властивостей на вигин, розтяг та стиск. Отже, шаблон повторного входження товщиною 2 мм більше підходить для виготовлення гуманоїдної роботизованої руки, надрукованої на 3D-принтері. 4. **Ці 3D-друковані накладки з ТПУ «м’яка шкіра» надають роботам недороге, високочутливе відчуття дотику** > Дослідники з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн розробили недорогий спосіб надати роботам відчуття дотику, подібне до людського: 3D-друковані накладки з м’якою шкірою, які також служать механічними датчиками тиску. > > Тактильні роботизовані датчики зазвичай містять дуже складні масиви електроніки та є досить дорогими, але ми показали, що функціональні, довговічні альтернативи можна виготовити дуже дешево. Більше того, оскільки це лише питання перепрограмування 3D-принтера, ту саму техніку можна легко налаштувати для різних роботизованих систем. Роботизоване обладнання може передбачати великі сили та крутні моменти, тому його потрібно зробити досить безпечним, якщо воно збирається безпосередньо взаємодіяти з людьми або використовуватися в людському середовищі. Очікується, що м’яка шкіра відіграватиме важливу роль у цьому відношенні, оскільки її можна використовувати як для дотримання вимог механічної безпеки, так і для тактильних сенсорних датчиків. > > Датчик команди виготовлено з використанням подушечок, надрукованих з термопластичного уретану (ТПУ) на стандартному 3D-принтері Raise3D E2. М’який зовнішній шар покриває порожнисту секцію заповнення, і коли зовнішній шар стискається, тиск повітря всередині відповідно змінюється, що дозволяє датчику тиску Honeywell ABP DANT 005, підключеному до мікроконтролера Teensy 4.0, виявляти вібрацію, дотик і зростання тиску. Уявіть, що ви хочете використовувати роботів з м’якою шкірою для допомоги в лікарняних умовах. Їх потрібно буде регулярно дезінфікувати або регулярно замінювати шкіру. У будь-якому випадку, це пов’язано з величезними витратами. Однак 3D-друк – це дуже масштабований процес, тому взаємозамінні деталі можна виготовляти недорого та легко знімати та встановлювати на корпус робота. 5. **Адитивне виробництво пневматичних мереж з ТПУ як м'яких роботизованих приводів** > У цій статті досліджується адитивне виробництво (АД) термопластичного поліуретану (ТПУ) в контексті його застосування як компонентів м'яких роботів. Порівняно з іншими еластичними АД матеріалами, ТПУ демонструє кращі механічні властивості щодо міцності та деформації. Шляхом селективного лазерного спікання пневматичні згинальні приводи (пневматичні мережі) друкуються на 3D-принтері як тематичне дослідження м'яких роботів та експериментально оцінюються щодо прогину від внутрішнього тиску. Витік через герметичність спостерігається як функція мінімальної товщини стінки приводів. > > Для опису поведінки м'яких роботів описи гіперпружних матеріалів необхідно включити до моделей геометричної деформації, які можуть бути, наприклад, аналітичними або числовими. У цій статті досліджуються різні моделі для опису поведінки м'якого роботизованого приводу при згинанні. Механічні випробування матеріалів застосовуються для параметризації моделі гіперпружного матеріалу для опису адитивно виготовленого термопластичного поліуретану. > > Чисельне моделювання на основі методу скінченних елементів параметризується для опису деформації приводу та порівнюється з нещодавно опублікованою аналітичною моделлю для такого приводу. Обидва прогнози моделі порівнюються з експериментальними результатами м'якого робототехнічного актуатора. Хоча аналітична модель досягає більших відхилень, числове моделювання прогнозує кут вигину із середніми відхиленнями 9°, хоча числове моделювання займає значно більше часу для розрахунку. В автоматизованому виробничому середовищі м'яка робототехніка може доповнювати трансформацію жорстких виробничих систем у напрямку гнучкого та інтелектуального виробництва.
Час публікації: 25 листопада 2025 р.