วัสดุขั้นสูงสำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์

วัสดุขั้นสูงสำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์: ภาพรวมที่ครอบคลุม

หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงหลากหลายประเภทเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการใช้งาน ความทนทาน และประสิทธิภาพสูงสุด ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับวัสดุหลักที่ใช้ในระบบหุ่นยนต์ต่างๆ พร้อมการประยุกต์ใช้และประโยชน์ของวัสดุเหล่านั้น

1. ส่วนประกอบโครงสร้าง

โพลีอีเธอร์อีเธอร์คีโตน (PEEK)
ด้วยคุณสมบัติเชิงกลที่โดดเด่นและทนความร้อน PEEK จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับตลับลูกปืนข้อต่อและส่วนประกอบเชื่อมต่อ ตัวอย่างเช่น ของ Teslaออพติมัส เจ็น2ใช้ PEEK เพื่อลดน้ำหนักโดย10 กก.ในขณะที่เพิ่มความเร็วในการเดินด้วย30%.

โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ (PPS)
PPS มีชื่อเสียงในเรื่องความเสถียรของมิติและความทนทานต่อสารเคมีที่โดดเด่น จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในเฟือง ตลับลูกปืน และชิ้นส่วนระบบส่งกำลังตลับลูกปืน PPS ของ Suzhou Napuลดการสูญเสียพลังงานร่วมโดย25%, ในขณะที่วัสดุ PPS ของหนานจิงจูหลงมีส่วนช่วยในการลดน้ำหนักโดยรวม20-30%ในระบบหุ่นยนต์

2. วัสดุระบบการเคลื่อนที่

โพลิเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP)
เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง CFRP จึงเป็นที่นิยมใช้ในโครงสร้างแขนและขาของหุ่นยนต์Atlas ของ Boston Dynamicsใช้ CFRP ในขาเพื่อทำการกระโดดที่มีความยากสูง ในขณะที่ยูนิทรี วอล์คเกอร์เพิ่มเสถียรภาพด้วยปลอก CFRP

เส้นใยโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMW-PE)
กับแข็งแกร่งกว่าเหล็ก 7-10 เท่าและเพียงเท่านั้น1/8 ของน้ำหนักUHMW-PE เป็นวัสดุที่นิยมใช้สำหรับมือหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเอ็นเส้นใย UHMW-PE ของ Nanshan Zhishangได้รับการนำไปประยุกต์ใช้ในระบบหุ่นยนต์มือหลายประเภทอย่างประสบความสำเร็จ

3. ระบบอิเล็กทรอนิกส์และการตรวจจับ

พอลิเมอร์คริสตัลเหลว (LCP)
ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เหนือกว่าและความเสถียรของมิติ LCP จึงถูกใช้ในขั้วต่อสัญญาณความถี่สูงและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ดังที่เห็นในยูนิทรี เอช1.

ฟิล์มโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) และโพลีอิไมด์ (PI)
วัสดุเหล่านี้ก่อตัวเป็นแกนกลางของผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ (e-skin)-เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นที่ใช้ PDMS ของ Hanwei Technologyบรรลุความไวสูงพิเศษ (ตรวจจับได้ถึง0.1 กิโลปาสคาล), ในขณะที่uSkin ของ XELA Roboticsใช้ฟิล์ม PI สำหรับการรับรู้สภาพแวดล้อมแบบหลายโหมด

4. ส่วนประกอบภายนอกและฟังก์ชัน

โพลีเอไมด์ (PA, ไนลอน)
ด้วยความสามารถในการตัดเฉือนและความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยม PA จึงถูกนำมาใช้ในนีโอแกมมาของ 1X Technologiesภายนอกของหุ่นยนต์ที่ทอด้วยไนลอน

พลาสติกวิศวกรรม PC-ABS
เนื่องจาก PC-ABS มีความสามารถในการขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม จึงเป็นวัสดุหลักสำหรับเปลือกหุ่นยนต์ NAO ของ SoftBank.

เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE)
ด้วยการผสมผสานความยืดหยุ่นแบบยางเข้ากับความสามารถในการแปรรูปพลาสติก TPE จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรองรับผิวและข้อต่อที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ. คาดว่าจะนำมาใช้ในรุ่นต่อไปข้อต่อที่ยืดหยุ่นของหุ่นยนต์ Atlas.

แนวโน้มในอนาคต

เมื่อหุ่นยนต์มนุษย์มีความก้าวหน้า นวัตกรรมวัสดุจะมีบทบาทสำคัญในการเสริมสร้างความทนทาน ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความสามารถในการปรับตัวตามแบบมนุษย์. วัสดุที่เกิดขึ้นใหม่ เช่นพอลิเมอร์ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ โลหะผสมที่มีหน่วยความจำรูปร่าง และคอมโพสิตที่ใช้กราฟีนเป็นพื้นฐานอาจปฏิวัติการออกแบบหุ่นยนต์ต่อไป