TPU (thermoplastisch polyurethaan)Het materiaal heeft uitstekende eigenschappen zoals flexibiliteit, elasticiteit en slijtvastheid, waardoor het veelvuldig wordt gebruikt in belangrijke onderdelen van humanoïde robots, zoals buitenbekleding, robotarmen en tactiele sensoren. Hieronder vindt u gedetailleerd Engelstalig materiaal, afkomstig uit gezaghebbende academische publicaties en technische rapporten: 1. **Ontwerp en ontwikkeling van een antropomorfe robotarm met behulp vanTPU-materiaal**Abstract**: Dit artikel beschrijft een aanpak om de complexiteit van een antropomorfe robotarm op te lossen. Robotica is momenteel een van de meest geavanceerde vakgebieden en er is altijd al een streven geweest om menselijke bewegingen en gedrag na te bootsen. Een antropomorfe hand is een van de manieren om menselijke handelingen te imiteren. In dit artikel wordt het idee uitgewerkt om een antropomorfe hand met 15 vrijheidsgraden en 5 actuatoren te ontwikkelen. Ook het mechanisch ontwerp, het besturingssysteem, de samenstelling en de bijzonderheden van de robotarm worden besproken. De hand heeft een antropomorf uiterlijk en kan ook menselijke functionaliteiten uitvoeren, zoals grijpen en het weergeven van handgebaren. De resultaten tonen aan dat de hand als één geheel is ontworpen en geen montage vereist. Bovendien heeft de hand een uitstekend hefvermogen, omdat deze is gemaakt van flexibel thermoplastisch polyurethaan.(TPU) materiaalEn de elasticiteit zorgt er ook voor dat de hand veilig is voor interactie met mensen. Deze hand kan worden gebruikt in een humanoïde robot, maar ook in een prothetische hand. Het beperkte aantal actuatoren maakt de besturing eenvoudiger en de hand lichter. 2. **Modificatie van een thermoplastisch polyurethaan oppervlak voor het creëren van een zachte robotgrijper met behulp van een vierdimensionale printmethode** > Een van de mogelijkheden voor de ontwikkeling van functionele gradiënt-additieve productie is het creëren van vierdimensionale (4D) geprinte structuren voor zachte robotgrijpers, door 3D-printen met fused deposition modeling te combineren met zachte hydrogel-actuatoren. Dit werk stelt een conceptuele benadering voor om een energie-onafhankelijke zachte robotgrijper te creëren, bestaande uit een gemodificeerd 3D-geprint substraat van thermoplastisch polyurethaan (TPU) en een actuator op basis van een gelatinehydrogel, waardoor geprogrammeerde hygroscopische vervorming mogelijk is zonder complexe mechanische constructies. Het gebruik van een hydrogel op basis van 20% gelatine verleent de structuur biomimetische functionaliteit voor zachte robots en is verantwoordelijk voor de intelligente, stimulusresponsieve mechanische functionaliteit van het geprinte object door te reageren op zwelprocessen in vloeibare omgevingen. De gerichte oppervlaktefunctionalering van thermoplastisch polyurethaan in een argon-zuurstofomgeving gedurende 90 seconden, bij een vermogen van 100 W en een druk van 26,7 Pa, bevordert veranderingen in het microreliëf, waardoor de hechting en stabiliteit van de gezwollen gelatine op het oppervlak worden verbeterd. Het gerealiseerde concept van het creëren van 4D-geprinte biocompatibele kamstructuren voor macroscopische onderwatergrijping door zachte robots kan zorgen voor niet-invasieve lokale grijping, het transporteren van kleine objecten en het vrijgeven van bioactieve stoffen bij zwelling in water. Het resulterende product kan daarom worden gebruikt als een zelfaangedreven biomimetische actuator, een inkapselingssysteem of voor zachte robotica. 3. **Karakterisering van buitendelen voor een 3D-geprinte humanoïde robotarm met verschillende patronen en diktes** > Met de ontwikkeling van humanoïde robotica is een zachtere buitenkant nodig voor een betere interactie tussen mens en robot. Auxetische structuren in metamaterialen zijn een veelbelovende manier om zachte buitenkanten te creëren. Deze structuren hebben unieke mechanische eigenschappen. 3D-printen, met name fused filament fabrication (FFF), wordt veel gebruikt om dergelijke structuren te maken. Thermoplastisch polyurethaan (TPU) wordt veel gebruikt in FFF vanwege de goede elasticiteit. Deze studie heeft als doel een zachte buitenkant te ontwikkelen voor de humanoïde robot Alice III met behulp van FFF 3D-printen met een Shore 95A TPU-filament. > > In deze studie werd een wit TPU-filament gebruikt met een 3D-printer om 3D-geprinte humanoïde robotarmen te produceren. De robotarm werd verdeeld in een onderarm en een bovenarm. Verschillende patronen (massief en terugspringend) en diktes (1, 2 en 4 mm) werden op de monsters toegepast. Na het printen werden buig-, trek- en drukproeven uitgevoerd om de mechanische eigenschappen te analyseren. De resultaten bevestigden dat de inspringende structuur gemakkelijk in de buigcurve te buigen was en minder spanning vereiste. Bij drukproeven bleek de inspringende structuur beter bestand tegen de belasting dan de massieve structuur. Na analyse van alle drie de diktes werd bevestigd dat de inspringende structuur met een dikte van 2 mm uitstekende eigenschappen vertoonde op het gebied van buig-, trek- en druksterkte. Daarom is het inspringende patroon met een dikte van 2 mm het meest geschikt voor de productie van een 3D-geprinte humanoïde robotarm. 4. **Deze 3D-geprinte TPU-pads met "zachte huid" geven robots een goedkoop en zeer gevoelig tastgevoel** Onderzoekers van de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign hebben een goedkope manier bedacht om robots een mensachtig tastgevoel te geven: 3D-geprinte pads met een zachte huid die tevens dienst doen als mechanische druksensoren. Tactiele robotsensoren bevatten doorgaans zeer complexe elektronische componenten en zijn behoorlijk duur, maar wij hebben aangetoond dat functionele, duurzame alternatieven zeer goedkoop te produceren zijn. Bovendien kan dezelfde techniek, omdat het slechts een kwestie is van het herprogrammeren van een 3D-printer, eenvoudig worden aangepast aan verschillende robotsystemen. Robotapparatuur kan grote krachten en koppels genereren, dus moet deze zeer veilig zijn als deze direct met mensen in contact komt of in menselijke omgevingen wordt gebruikt. Naar verwachting zal een zachte huid hierbij een belangrijke rol spelen, omdat deze zowel voor mechanische veiligheidseisen als voor tactiele waarneming kan worden gebruikt. De sensor van het team is gemaakt met behulp van pads die zijn geprint van thermoplastisch polyurethaan (TPU) op een standaard Raise3D E2 3D-printer. De zachte buitenlaag bedekt een holle vulling en wanneer de buitenlaag wordt samengedrukt, verandert de luchtdruk binnenin dienovereenkomstig. Hierdoor kan een Honeywell ABP DANT 005 druksensor, aangesloten op een Teensy 4.0 microcontroller, trillingen, aanraking en toenemende druk detecteren. Stel je voor dat je robots met een zachte huid wilt gebruiken in een ziekenhuisomgeving. Deze robots zouden regelmatig gereinigd moeten worden, of de huid zou regelmatig vervangen moeten worden. In beide gevallen brengt dit enorme kosten met zich mee. 3D-printen is echter een zeer schaalbaar proces, waardoor verwisselbare onderdelen goedkoop geproduceerd en eenvoudig op en van de robotbehuizing geklikt kunnen worden. 5. **Additieve productie van TPU-pneumatische netten als actuatoren voor zachte robots** > In dit artikel wordt de additieve productie (AM) van thermoplastisch polyurethaan (TPU) onderzocht in de context van de toepassing ervan als componenten voor zachte robots. In vergelijking met andere elastische AM-materialen vertoont TPU superieure mechanische eigenschappen met betrekking tot sterkte en rek. Door middel van selectief lasersinteren worden pneumatische buigactuatoren (pneumatische netten) 3D-geprint als een casestudy voor zachte robots en experimenteel geëvalueerd met betrekking tot doorbuiging bij interne druk. Lekkage als gevolg van luchtdichtheid wordt waargenomen als functie van de minimale wanddikte van de actuatoren. Om het gedrag van zachte robotica te beschrijven, moeten hyperelastische materiaalbeschrijvingen worden opgenomen in geometrische vervormingsmodellen, die bijvoorbeeld analytisch of numeriek kunnen zijn. Dit artikel onderzoekt verschillende modellen om het buiggedrag van een zachte robotactuator te beschrijven. Mechanische materiaaltesten worden gebruikt om een hyperelastisch materiaalmodel te parameteriseren voor de beschrijving van additief vervaardigd thermoplastisch polyurethaan. Een numerieke simulatie op basis van de eindige-elementenmethode wordt geparameteriseerd om de vervorming van de actuator te beschrijven en vergeleken met een recent gepubliceerd analytisch model voor een dergelijke actuator. De voorspellingen van beide modellen worden vergeleken met de experimentele resultaten van de zachte robotactuator. Hoewel het analytische model grotere afwijkingen vertoont, voorspelt de numerieke simulatie de buighoek met een gemiddelde afwijking van 9°, al duurt de berekening van de numerieke simulatie aanzienlijk langer. In een geautomatiseerde productieomgeving kan zachte robotica de transformatie van rigide productiesystemen naar flexibele en slimme productie aanvullen.
Geplaatst op: 25 november 2025