Napredni materijali za humanoidne robote

Napredni materijali za humanoidne robote: Sveobuhvatan pregled

Humanoidni roboti zahtijevaju širok spektar visokoperformansnih materijala kako bi postigli optimalnu funkcionalnost, izdržljivost i efikasnost. U nastavku slijedi detaljna analiza ključnih materijala koji se koriste u različitim robotskim sistemima, zajedno s njihovim primjenama i prednostima.

1. Strukturne komponente

Polieter eter keton (PEEK)
Sa izuzetnim mehaničkim svojstvima i otpornošću na toplotu, PEEK je idealan izbor za zglobne ležajeve i komponente poluga. Na primjer, TeslinOptimus Gen2koristio je PEEK za smanjenje težine za10 kgistovremeno povećavajući brzinu hodanja za30%.

Polifenilen sulfid (PPS)
Poznat po svojoj izvanrednoj dimenzionalnoj stabilnosti i hemijskoj otpornosti, PPS se široko koristi u zupčanicima, ležajevima i dijelovima mjenjača.PPS ležajevi kompanije Suzhou Napusmanjen gubitak energije u zglobovima zbog25%, dokNanjing Julongov PPS materijaldoprinijelo je ukupnom smanjenju težine20-30%u robotskim sistemima.

2. Materijali sistema za kretanje

Polimer ojačan karbonskim vlaknima (CFRP)
Zbog visokog odnosa čvrstoće i težine, CFRP dominira u strukturama robotskih ruku i nogu.Atlas kompanije Boston Dynamicskoristi CFRP u nogama za izvođenje skokova visoke težine, dokUnitreejev šetačpovećava stabilnost pomoću CFRP kućišta.

Vlakna od polietilena ultra visoke molekularne težine (UHMW-PE)
Sa7-10 puta veća čvrstoća od čelikai samo1/8 težineUHMW-PE je preferirani materijal za robotske ruke pokretane tetivama.Nanshan Zhishangova UHMW-PE vlaknauspješno su primijenjeni u više robotskih ručnih sistema.

3. Elektronika i senzorski sistemi

Polimer tečnog kristala (LCP)
Zahvaljujući svojim superiornim dielektričnim svojstvima i dimenzionalnoj stabilnosti, LCP se koristi u visokofrekventnim signalnim konektorima i preciznim elektronskim komponentama, kao što se vidi uUnitreejev H1.

Polidimetilsiloksan (PDMS) i poliimidni (PI) filmovi
Ovi materijali čine jezgroelektronska koža (e-skin).Fleksibilni senzori zasnovani na PDMS-u kompanije Hanwei Technologypostići ultra visoku osjetljivost (detekcija do0,1 kPa), dokXELA Robotics' uSkinkoristi PI filmove za multimodalnu percepciju okoline.

4. Vanjski i funkcionalni dijelovi

Poliamid (PA, Najlon)
Zbog odlične obradivosti i mehaničke čvrstoće, PA se koristi u1X Technologies Neo GammaRobotova vanjština od tkanog najlona.

PC-ABS inženjerska plastika
Zbog svoje superiorne mogućnosti oblikovanja, PC-ABS je primarni materijal zaSoftBankova NAO robotska školjka.

Termoplastični elastomer (TPE)
Kombinujući elastičnost sličnu gumi i mogućnost obrade plastike, TPE je idealan zabioinspirisano ublažavanje oštećenja kože i zglobovaOčekuje se da će se koristiti u sljedećoj generaciji.Fleksibilni zglobovi robota Atlas.

Budući izgledi

Kako humanoidna robotika napreduje, inovacije materijala će igrati ključnu ulogu u poboljšanjuizdržljivost, energetska efikasnost i prilagodljivost slična ljudskojMaterijali u nastajanju kao što susamoobnavljajući polimeri, legure s memorijom oblika i kompoziti na bazi grafenamoglo bi dodatno revolucionirati dizajn robotike.