TPU (termoplastisk polyuretan)har enastående egenskaper som flexibilitet, elasticitet och slitstyrka, vilket gör den flitigt använd i viktiga komponenter i humanoida robotar som yttre höljen, robothänder och taktila sensorer. Nedan följer detaljerat engelskt material sorterat från auktoritativa akademiska artiklar och tekniska rapporter: 1. **Design och utveckling av en antropomorf robothand med hjälp avTPU-material** > **Sammanfattning**: Artikeln som presenteras här löser komplexiteten hos en antropomorf robothand. Robotik är nu det mest avancerade området och det har alltid funnits en avsikt att härma mänskliga handlingar och beteenden. En antropomorf hand är ett av metoderna för att imitera mänskliga operationer. I denna artikel har idén att utveckla en antropomorf hand med 15 frihetsgrader och 5 aktuatorer utarbetats, liksom den mekaniska designen, styrsystemet, sammansättningen och särdragen hos robothanden har diskuterats. Handen har ett antropomorft utseende och kan även utföra mänskliga funktioner, till exempel gripande och representation av handgester. Resultaten visar att handen är utformad som en del och inte behöver någon form av montering, och den uppvisar en utmärkt viktlyftkapacitet eftersom den är tillverkad av flexibel termoplastisk polyuretan.(TPU)-material, och dess elasticitet säkerställer också att handen är säker för interaktion med människor även. Denna hand kan användas i en humanoid robot såväl som en proteshand. Det begränsade antalet ställdon gör kontrollen enklare och handen lättare. 2. **Modifiering av en termoplastisk polyuretanyta för att skapa en mjuk robotgripare med hjälp av en fyrdimensionell tryckmetod** > En av vägarna för utveckling av funktionell gradientadditiv tillverkning är skapandet av fyrdimensionella (4D) tryckta strukturer för mjukt robotgrepp, vilket uppnås genom att kombinera 3D-utskrift med fused deposition-modellering med mjuka hydrogel-ställdon. Detta arbete föreslår en konceptuell metod för att skapa en energioberoende mjuk robotgripare, bestående av ett modifierat 3D-tryckt hållarsubstrat tillverkat av termoplastisk polyuretan (TPU) och ett ställdon baserat på en gelatinhydrogel, vilket möjliggör programmerad hygroskopisk deformation utan att använda komplexa mekaniska konstruktioner. > > Användningen av en hydrogel baserad på 20 % gelatin ger strukturen mjuk, robotisk biomimetisk funktionalitet och ansvarar för den intelligenta, stimulusresponsiva mekaniska funktionaliteten hos det tryckta objektet genom att reagera på svullnadsprocesser i flytande miljöer. Den riktade ytfunktionaliseringen av termoplastisk polyuretan i en argon-syre-miljö i 90 sekunder, vid en effekt på 100 W och ett tryck på 26,7 Pa, underlättar förändringar i dess mikrorelief, vilket förbättrar vidhäftningen och stabiliteten hos det svullna gelatinet på dess yta. > > Det förverkligade konceptet att skapa 4D-printade biokompatibla kamstrukturer för makroskopiskt mjukt robotgrepp under vattnet kan ge icke-invasivt lokalt grepp, transportera små föremål och frigöra bioaktiva ämnen vid svullnad i vatten. Den resulterande produkten kan därför användas som ett självdrivande biomimetiskt ställdon, ett inkapslingssystem eller mjuk robotik. 3. **Karakterisering av yttre delar för 3D-printad humanoid robotarm med olika mönster och tjocklekar** > Med utvecklingen av humanoid robotik behövs mjukare ytor för bättre interaktion mellan människa och robot. Auxetiska strukturer i metamaterial är ett lovande sätt att skapa mjuka exteriörer. Dessa strukturer har unika mekaniska egenskaper. 3D-utskrift, särskilt fused filament fabrication (FFF), används ofta för att skapa sådana strukturer. Termoplastisk polyuretan (TPU) används ofta i FFF på grund av dess goda elasticitet. Denna studie syftar till att utveckla ett mjukt yttre hölje för den humanoida roboten Alice III med hjälp av FFF 3D-utskrift med ett Shore 95A TPU-filament. > > Studien använde ett vitt TPU-filament med en 3D-skrivare för att tillverka 3DP humanoida robotarmar. Robotarmen delades in i underarms- och överarmsdelar. Olika mönster (solida och återgående) och tjocklekar (1, 2 och 4 mm) applicerades på proverna. Efter utskrift utfördes böj-, drag- och trycktester för att analysera de mekaniska egenskaperna. Resultaten bekräftade att den återgående strukturen var lätt böjbar mot böjningskurvan och krävde mindre spänning. I trycktester kunde den återgående strukturen motstå belastningen jämfört med den solida strukturen. > > Efter att ha analyserat alla tre tjocklekar bekräftades det att den återkommande strukturen med en tjocklek på 2 mm hade utmärkta egenskaper vad gäller böjning, draghållfasthet och tryckegenskaper. Därför är det återkommande mönstret med en tjocklek på 2 mm mer lämpligt för tillverkning av en 3D-printad humanoid robotarm. 4. **Dessa 3D-printade TPU "Soft Skin"-kuddar ger robotar en billig och mycket känslig känsel** > Forskare från University of Illinois Urbana – Champaign har kommit fram till ett billigt sätt att ge robotar en människoliknande känsel: 3D-printade mjuka hudkuddar som även fungerar som mekaniska trycksensorer. > > Taktila robotsensorer innehåller vanligtvis mycket komplicerade elektronikuppsättningar och är ganska dyra, men vi har visat att funktionella, hållbara alternativ kan tillverkas mycket billigt. Eftersom det bara handlar om att omprogrammera en 3D-skrivare kan samma teknik enkelt anpassas till olika robotsystem. Robothårdvara kan involvera stora krafter och vridmoment, så den måste göras ganska säker om den antingen ska interagera direkt med människor eller användas i mänskliga miljöer. Det förväntas att mjuk hud kommer att spela en viktig roll i detta avseende eftersom den kan användas för både mekanisk säkerhetsöverensstämmelse och taktil avkänning. > > Teamets sensor är tillverkad med hjälp av dynor tryckta av termoplastisk uretan (TPU) på en standard Raise3D E2 3D-skrivare. Det mjuka yttre lagret täcker en ihålig fyllnadssektion, och när det yttre lagret komprimeras ändras lufttrycket inuti därefter – vilket gör att en Honeywell ABP DANT 005-trycksensor ansluten till en Teensy 4.0-mikrokontroller kan detektera vibrationer, beröring och ökande tryck. Tänk dig att du vill använda mjukhudade robotar för att assistera på sjukhus. De skulle behöva desinficeras regelbundet, eller så skulle huden behöva bytas ut regelbundet. Hur som helst är det en enorm kostnad. 3D-utskrift är dock en mycket skalbar process, så utbytbara delar kan tillverkas billigt och enkelt snäppas på och av robotkroppen. 5. **Additiv tillverkning av TPU Pneu – Nät som mjuka robotställdon** > I denna artikel undersöks additiv tillverkning (AM) av termoplastisk polyuretan (TPU) i samband med dess tillämpning som mjuka robotkomponenter. Jämfört med andra elastiska AM-material uppvisar TPU överlägsna mekaniska egenskaper med avseende på hållfasthet och töjning. Genom selektiv lasersintring 3D-printas pneumatiska böjställdon (pneu – nät) som en mjuk robotfallstudie och utvärderas experimentellt med avseende på nedböjning över inre tryck. Läckage på grund av lufttäthet observeras som en funktion av ställdonens minsta väggtjocklek. > > För att beskriva beteendet hos mjuk robotik måste hyperelastiska materialbeskrivningar införlivas i geometriska deformationsmodeller som kan vara – till exempel – analytiska eller numeriska. Denna artikel studerar olika modeller för att beskriva böjningsbeteendet hos ett mjukt robotställdon. Mekaniska materialtester tillämpas för att parametrisera en hyperelastisk materialmodell för att beskriva additivt tillverkad termoplastisk polyuretan. > > En numerisk simulering baserad på finita elementmetoden parametreras för att beskriva ställdonets deformation och jämförs med en nyligen publicerad analytisk modell för ett sådant ställdon. Båda modellprediktionerna jämförs med de experimentella resultaten från det mjuka robotställdonet. Medan större avvikelser uppnås med den analytiska modellen, förutspår den numeriska simuleringen böjningsvinkeln med genomsnittliga avvikelser på 9°, även om de numeriska simuleringarna tar betydligt längre tid att beräkna. I en automatiserad produktionsmiljö kan mjuk robotik komplettera omvandlingen av rigida produktionssystem mot agil och smart tillverkning.
Publiceringstid: 25 november 2025