TPU (termoplastický polyuretán)má vynikajúce vlastnosti, ako je flexibilita, elasticita a odolnosť proti opotrebovaniu, vďaka čomu sa široko používa v kľúčových komponentoch humanoidných robotov, ako sú vonkajšie kryty, robotické ruky a hmatové senzory. Nižšie sú uvedené podrobné materiály v angličtine zoradené z autoritatívnych akademických prác a technických správ: 1. **Návrh a vývoj antropomorfnej robotickej ruky s použitímTPU materiál** > **Abstrakt**：Článok predstavuje prístupy k riešeniu zložitosti antropomorfnej robotickej ruky. Robotika je v súčasnosti najpokročilejším odborom a vždy existovala snaha napodobniť ovládanie a správanie podobné ľudskému. Antropomorfná ruka je jedným z prístupov k napodobňovaniu ľudských operácií. V tomto článku bola rozpracovaná myšlienka vývoja antropomorfnej ruky s 15 stupňami voľnosti a 5 aktuátormi, ako aj mechanický návrh, riadiaci systém, zloženie a zvláštnosti robotickej ruky. Ruka má antropomorfný vzhľad a môže vykonávať aj funkcie podobné ľudskému, napríklad uchopenie a znázornenie gest rúk. Výsledky ukazujú, že ruka je navrhnutá ako jeden diel a nevyžaduje žiadnu montáž a vykazuje vynikajúcu nosnosť, pretože je vyrobená z flexibilného termoplastického polyuretánu.(TPU) materiál, a jeho elasticita tiež zaisťuje, že ruka je bezpečná aj pre interakciu s ľuďmi. Táto ruka sa môže použiť v humanoidnom robote, ako aj v protetickej ruke. Obmedzený počet aktuátorov zjednodušuje ovládanie a ruku odľahčuje. 2. **Modifikácia termoplastického polyuretánového povrchu na vytvorenie mäkkého robotického chápadla pomocou štvorrozmernej tlačovej metódy** > Jednou z ciest pre rozvoj funkčnej gradientovej aditívnej výroby je vytvorenie štvorrozmerných (4D) tlačených štruktúr pre mäkké robotické chápadlo, čo sa dosahuje kombináciou 3D tlače s modelovaním taveného nanášania s mäkkými hydrogélovými aktuátormi. Táto práca navrhuje koncepčný prístup k vytvoreniu energeticky nezávislého mäkkého robotického chápadla, ktorý pozostáva z modifikovaného 3D tlačeného držiaka vyrobeného z termoplastického polyuretánu (TPU) a aktuátora na báze želatínového hydrogélu, ktorý umožňuje programovanú hygroskopickú deformáciu bez použitia zložitých mechanických konštrukcií. > > Použitie 20 % hydrogélu na báze želatíny dodáva štruktúre mäkkú robotickú biomimetickú funkčnosť a je zodpovedné za inteligentnú mechanickú funkčnosť tlačeného objektu reagujúcu na procesy napučiavania v kvapalnom prostredí. Cielená povrchová funkcionalizácia termoplastického polyuretánu v prostredí argónu a kyslíka počas 90 sekúnd pri výkone 100 W a tlaku 26,7 Pa uľahčuje zmeny v jeho mikroreliéfe, čím zlepšuje adhéziu a stabilitu napučanej želatíny na jeho povrchu. > > Realizovaný koncept vytvorenia 4D tlačených biokompatibilných hrebeňových štruktúr pre makroskopické podvodné mäkké robotické uchopenie môže zabezpečiť neinvazívne lokálne uchopenie, prepravu malých predmetov a uvoľňovanie bioaktívnych látok po napučaní vo vode. Výsledný produkt sa preto môže použiť ako samonapájací biomimetický aktuátor, enkapsulačný systém alebo mäkká robotika. 3. **Charakterizácia vonkajších častí pre 3D tlačené humanoidné robotické rameno s rôznymi vzormi a hrúbkami** > S rozvojom humanoidnej robotiky sú potrebné mäkšie vonkajšie časti pre lepšiu interakciu medzi človekom a robotom. Auxetické štruktúry v metamateriáloch sú sľubným spôsobom, ako vytvoriť mäkké vonkajšie časti. Tieto štruktúry majú jedinečné mechanické vlastnosti. 3D tlač, najmä výroba tavenými filamentmi (FFF), sa široko používa na vytváranie takýchto štruktúr. Termoplastický polyuretán (TPU) sa bežne používa v FFF kvôli svojej dobrej elasticite. Cieľom tejto štúdie je vyvinúť mäkký vonkajší kryt pre humanoidného robota Alice III pomocou 3D tlače FFF s filamentom Shore 95A TPU. > > V štúdii sa na výrobu 3DP humanoidných robotických ramien použil biely TPU filament s 3D tlačiarňou. Rameno robota bolo rozdelené na časti predlaktia a hornej časti ramena. Na vzorky boli aplikované rôzne vzory (plné a vťahovacie) a hrúbky (1, 2 a 4 mm). Po tlači sa vykonali ohybové, ťahové a tlakové skúšky na analýzu mechanických vlastností. Výsledky potvrdili, že vťahovacia štruktúra sa ľahko ohýbala smerom k ohybovej krivke a vyžadovala menšie namáhanie. V tlakových skúškach bola vťahovacia štruktúra schopná odolať zaťaženiu v porovnaní s plnou štruktúrou. > > Po analýze všetkých troch hrúbok sa potvrdilo, že vťahovacia štruktúra s hrúbkou 2 mm mala vynikajúce vlastnosti z hľadiska ohybových, ťahových a tlakových vlastností. Preto je vzor s reentrantným vzorom s hrúbkou 2 mm vhodnejší na výrobu 3D tlačeného humanoidného robotického ramena. 4. **Tieto 3D tlačené TPU „mäkké“ podložky dávajú robotom lacný a vysoko citlivý hmat** > Výskumníci z University of Illinois Urbana – Champaign prišli s lacným spôsobom, ako dať robotom ľudský hmat: 3D tlačené mäkké podložky, ktoré slúžia aj ako mechanické tlakové senzory. > > Hmatové robotické senzory zvyčajne obsahujú veľmi zložité polia elektroniky a sú pomerne drahé, ale my sme ukázali, že funkčné a odolné alternatívy sa dajú vyrobiť veľmi lacno. Navyše, keďže ide len o preprogramovanie 3D tlačiarne, rovnakú techniku možno ľahko prispôsobiť rôznym robotickým systémom. Robotický hardvér môže zahŕňať veľké sily a krútiace momenty, takže musí byť dostatočne bezpečný, ak má priamo interagovať s ľuďmi alebo sa má používať v ľudskom prostredí. Očakáva sa, že mäkká pokožka bude v tomto ohľade hrať dôležitú úlohu, pretože sa dá použiť na dodržiavanie mechanických bezpečnostných predpisov aj na hmatové snímanie. > > Senzor tímu je vyrobený z podložiek vytlačených z termoplastického uretánu (TPU) na bežne dostupnej 3D tlačiarni Raise3D E2. Mäkká vonkajšia vrstva pokrýva dutú výplňovú časť a pri stlačení vonkajšej vrstvy sa zodpovedajúcim spôsobom mení tlak vzduchu vo vnútri – čo umožňuje tlakovému senzoru Honeywell ABP DANT 005 pripojenému k mikrokontroléru Teensy 4.0 detekovať vibrácie, dotyk a zvyšujúci sa tlak. Predstavte si, že chcete používať roboty s mäkkou pokožkou na pomoc v nemocničnom prostredí. Bolo by potrebné ich pravidelne dezinfikovať alebo by bolo potrebné pravidelne vymieňať pokožku. V každom prípade sú to spojené s obrovskými nákladmi. 3D tlač je však veľmi škálovateľný proces, takže vymeniteľné diely sa dajú lacno vyrobiť a jednoducho nasadiť a odpojiť od tela robota. 5. **Aditívna výroba TPU pneumatických sietí ako mäkkých robotických aktuátorov** > V tomto článku sa skúma aditívna výroba (AM) termoplastického polyuretánu (TPU) v kontexte jeho použitia ako mäkkých robotických komponentov. V porovnaní s inými elastickými AM materiálmi vykazuje TPU vynikajúce mechanické vlastnosti, pokiaľ ide o pevnosť a deformáciu. Selektívnym laserovým spekaním sa pneumatické ohýbacie aktuátory (pneu-siete) tlačia 3D tlačou ako prípadová štúdia mäkkej robotiky a experimentálne sa vyhodnocujú z hľadiska priehybu v porovnaní s vnútorným tlakom. Únik v dôsledku vzduchotesnosti sa pozoruje ako funkcia minimálnej hrúbky steny aktuátorov. > > Na opis správania mäkkej robotiky je potrebné do geometrických deformačných modelov začleniť popisy hyperelastických materiálov, ktoré môžu byť – napríklad – analytické alebo numerické. Tento článok skúma rôzne modely na opis správania mäkkého robotického aktuátora pri ohybe. Na parametrizáciu modelu hyperelastického materiálu na opis aditívne vyrobeného termoplastického polyuretánu sa používajú mechanické materiálové testy. > > Numerická simulácia založená na metóde konečných prvkov je parametrizovaná na opis deformácie aktuátora a porovnáva sa s nedávno publikovaným analytickým modelom pre takýto aktuátor. Obe predpovede modelu sú porovnané s experimentálnymi výsledkami mäkkého robotického aktuátora. Zatiaľ čo analytický model dosahuje väčšie odchýlky, numerická simulácia predpovedá uhol ohybu s priemernými odchýlkami 9°, hoci výpočet numerických simulácií trvá výrazne dlhšie. V automatizovanom výrobnom prostredí môže mäkká robotika dopĺňať transformáciu pevných výrobných systémov smerom k agilnej a inteligentnej výrobe.
Čas uverejnenia: 25. novembra 2025