TPU (termoplastický polyuretan)má vynikající vlastnosti, jako je flexibilita, elasticita a odolnost proti opotřebení, díky čemuž se široce používá v klíčových součástech humanoidních robotů, jako jsou vnější kryty, robotické ruce a hmatové senzory. Níže jsou uvedeny podrobné materiály v angličtině vybraných z autoritativních akademických prací a technických zpráv: 1. **Návrh a vývoj antropomorfní robotické ruky s využitímTPU materiál** > **Abstrakt**：Článek představuje přístupy k řešení složitosti antropomorfní robotické ruky. Robotika je v současnosti nejpokročilejším oborem a vždy existovala snaha napodobit lidské ovládání a chování. Antropomorfní ruka je jedním z přístupů k napodobení lidských operací. V tomto článku je rozpracována myšlenka vývoje antropomorfní ruky s 15 stupni volnosti a 5 aktuátory a také je diskutován mechanický návrh, řídicí systém, složení a zvláštnosti robotické ruky. Ruka má antropomorfní vzhled a může také vykonávat funkce podobné lidským, například úchop a reprezentaci gest rukou. Výsledky ukazují, že ruka je navržena jako jeden díl a nevyžaduje žádnou montáž. Vykazuje vynikající nosnost, protože je vyrobena z pružného termoplastického polyuretanu.(TPU) materiál, a jeho elasticita také zajišťuje, že ruka je bezpečná pro interakci s lidmi. Tato ruka může být použita v humanoidním robotu i v protetické ruce. Omezený počet aktuátorů zjednodušuje ovládání a ruku odlehčuje. 2. **Modifikace termoplastického polyuretanového povrchu pro vytvoření měkkého robotického uchopovače pomocí čtyřrozměrné metody tisku** > Jednou z cest pro rozvoj aditivní výroby s funkčním gradientem je vytvoření čtyřrozměrných (4D) tištěných struktur pro měkké robotické uchopení, čehož je dosaženo kombinací 3D tisku s modelováním tavené depozice s aktuátory z měkkých hydrogelů. Tato práce navrhuje koncepční přístup k vytvoření energeticky nezávislého měkkého robotického uchopovače, který se skládá z modifikovaného 3D tištěného držáku vyrobeného z termoplastického polyuretanu (TPU) a aktuátoru na bázi želatinového hydrogelu, což umožňuje programovanou hygroskopickou deformaci bez použití složitých mechanických konstrukcí. > > Použití hydrogelu na bázi 20 % želatiny dodává struktuře měkkou robotickou biomimetickou funkčnost a je zodpovědné za inteligentní mechanickou funkčnost tištěného objektu reagující na stimuly reagováním na procesy bobtnání v kapalném prostředí. Cílená povrchová funkcionalizace termoplastického polyuretanu v prostředí argon-kyslík po dobu 90 s, při výkonu 100 W a tlaku 26,7 Pa, usnadňuje změny v jeho mikroreliéfu, čímž zlepšuje adhezi a stabilitu nabobtnalé želatiny na jeho povrchu. > > Realizovaný koncept vytvoření 4D tištěných biokompatibilních hřebenových struktur pro makroskopické podvodní měkké robotické uchopení může zajistit neinvazivní lokální uchopení, transport malých předmětů a uvolňování bioaktivních látek po nabobtnání ve vodě. Výsledný produkt lze proto použít jako samonapájecí biomimetický aktuátor, zapouzdřovací systém nebo měkkou robotiku. 3. **Charakterizace vnějších částí pro 3D tištěné humanoidní robotické rameno s různými vzory a tloušťkami** > S rozvojem humanoidní robotiky jsou pro lepší interakci člověka a robota potřebné měkčí vnější povrchy. Auxetické struktury v metamateriálech jsou slibným způsobem, jak vytvářet měkké vnější povrchy. Tyto struktury mají jedinečné mechanické vlastnosti. 3D tisk, zejména tavená filamentní výroba (FFF), se široce používá k vytváření takových struktur. Termoplastický polyuretan (TPU) se běžně používá v FFF díky své dobré elasticitě. Tato studie si klade za cíl vyvinout měkký vnější kryt pro humanoidního robota Alice III pomocí 3D tisku FFF s filamentem Shore 95A TPU. > > Studie použila bílý TPU filament s 3D tiskárnou k výrobě 3DP humanoidních robotických ramen. Robotické rameno bylo rozděleno na části pro předloktí a horní část paže. Na vzorky byly aplikovány různé vzory (plné a vstupní) a tloušťky (1, 2 a 4 mm). Po tisku byly provedeny ohybové, tahové a tlakové zkoušky pro analýzu mechanických vlastností. Výsledky potvrdily, že vstupní struktura byla snadno ohybatelná směrem k ohybové křivce a vyžadovala menší namáhání. V tlakových zkouškách byla vstupní struktura schopna odolat zatížení ve srovnání s plnou strukturou. > > Po analýze všech tří tlouštěk bylo potvrzeno, že vstupní struktura o tloušťce 2 mm měla vynikající vlastnosti, pokud jde o ohybové, tahové a tlakové vlastnosti. Proto je pro výrobu 3D tištěného humanoidního robotického ramene vhodnější reentrantní vzor o tloušťce 2 mm. 4. **Tyto 3D tištěné TPU „soft skin“ podložky dávají robotům levný a vysoce citlivý hmat** > Výzkumníci z University of Illinois Urbana – Champaign přišli s levným způsobem, jak dát robotům hmat podobný lidskému: 3D tištěné měkké podložky, které zároveň slouží jako mechanické tlakové senzory. > > Taktilní robotické senzory obvykle obsahují velmi složité elektronické soustavy a jsou poměrně drahé, ale my jsme ukázali, že funkční a odolné alternativy lze vyrobit velmi levně. Navíc, protože se jedná pouze o přeprogramování 3D tiskárny, lze stejnou techniku snadno přizpůsobit různým robotickým systémům. Robotický hardware může zahrnovat velké síly a krouticí momenty, takže musí být dostatečně bezpečný, pokud má buď přímo interagovat s lidmi, nebo být používán v lidském prostředí. Očekává se, že měkká kůže bude v tomto ohledu hrát důležitou roli, protože ji lze použít jak pro dodržování mechanických bezpečnostních předpisů, tak pro hmatové snímání. > > Senzor týmu je vyroben z podložek vytištěných z termoplastického uretanu (TPU) na standardní 3D tiskárně Raise3D E2. Měkká vnější vrstva pokrývá dutou výplňovou část a při stlačování vnější vrstvy se odpovídajícím způsobem mění tlak vzduchu uvnitř – což umožňuje tlakovému senzoru Honeywell ABP DANT 005 připojenému k mikrokontroléru Teensy 4.0 detekovat vibrace, dotyk a rostoucí tlak. Představte si, že chcete používat roboty s měkkou kůží k asistenci v nemocničním prostředí. Musely by být pravidelně dezinfikovány nebo by bylo nutné kůži pravidelně vyměňovat. V obou případech jsou s tím spojené obrovské náklady. 3D tisk je však velmi škálovatelný proces, takže vyměnitelné díly lze levně vyrobit a snadno nasadit a odpojit od těla robota. 5. **Aditivní výroba TPU pneumatických sítí jako měkkých robotických aktuátorů** > V tomto článku je zkoumána aditivní výroba (AM) termoplastického polyuretanu (TPU) v kontextu jeho použití jako měkkých robotických komponent. Ve srovnání s jinými elastickými AM materiály vykazuje TPU vynikající mechanické vlastnosti, pokud jde o pevnost a deformaci. Selektivním laserovým slinováním jsou pneumatické ohýbací aktuátory (pneu-sítě) vytištěny 3D tiskárnou jako případová studie měkkých robotů a experimentálně vyhodnoceny z hlediska průhybu v závislosti na vnitřním tlaku. Netěsnost v důsledku vzduchotěsnosti je pozorována jako funkce minimální tloušťky stěny aktuátorů. > > Pro popis chování měkkých robotů je třeba do geometrických deformačních modelů začlenit popisy hyperelastických materiálů, které mohou být například analytické nebo numerické. Tento článek zkoumá různé modely pro popis ohybového chování měkkého robotického aktuátoru. Mechanické materiálové zkoušky jsou použity k parametrizaci modelu hyperelastického materiálu pro popis aditivně vyrobeného termoplastického polyuretanu. > > Numerická simulace založená na metodě konečných prvků je parametrizována pro popis deformace aktuátoru a porovnána s nedávno publikovaným analytickým modelem pro takový aktuátor. Obě predikce modelu jsou porovnány s experimentálními výsledky měkkého robotického aktuátoru. Zatímco analytický model dosahuje větších odchylek, numerická simulace predikuje úhel ohybu s průměrnými odchylkami 9°, ačkoli výpočet numerických simulací trvá výrazně déle. V automatizovaném výrobním prostředí může měkká robotika doplňovat transformaci rigidních výrobních systémů směrem k agilní a inteligentní výrobě.
Čas zveřejnění: 25. listopadu 2025