วัสดุขั้นสูงสำหรับหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์

วัสดุขั้นสูงสำหรับหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์: ภาพรวมที่ครอบคลุม

หุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงหลากหลายประเภทเพื่อให้ได้การทำงาน ความทนทาน และประสิทธิภาพสูงสุด ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับวัสดุสำคัญที่ใช้ในระบบหุ่นยนต์ต่างๆ พร้อมทั้งการใช้งานและประโยชน์ของวัสดุเหล่านั้น

1. ส่วนประกอบโครงสร้าง

โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK)
ด้วยคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความทนทานต่อความร้อน PEEK จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตลับลูกปืนข้อต่อและชิ้นส่วนเชื่อมต่อ ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนของ Teslaออพติมัส เจน 2ใช้ PEEK เพื่อลดน้ำหนักโดย10 กก.ในขณะที่เพิ่มความเร็วในการเดินโดย30%.

โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ (PPS)
PPS เป็นที่รู้จักในด้านความคงตัวของขนาดและความทนทานต่อสารเคมีที่ยอดเยี่ยม จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเฟือง ตลับลูกปืน และชิ้นส่วนระบบส่งกำลังตลับลูกปืน PPS ของ Suzhou Napuลดการสูญเสียพลังงานร่วมโดย25%, ในขณะที่วัสดุ PPS ของ Nanjing Julongส่งผลให้น้ำหนักโดยรวมลดลง20-30%ในระบบหุ่นยนต์

2. วัสดุของระบบการเคลื่อนที่

โพลิเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CFRP)
เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง CFRP จึงถูกนำมาใช้เป็นหลักในโครงสร้างแขนและขาของหุ่นยนต์Atlas ของ Boston Dynamicsใช้ CFRP ในขาเพื่อทำการกระโดดที่ยากสูง ในขณะที่วอล์คเกอร์ของยูนิทรีเพิ่มความเสถียรด้วยปลอกหุ้ม CFRP

เส้นใยโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก (UHMW-PE)
กับแข็งแรงกว่าเหล็ก 7-10 เท่าและเพียงเท่านั้นน้ำหนัก 1/8 ของน้ำหนักเดิมUHMW-PE เป็นวัสดุที่นิยมใช้สำหรับแขนหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเอ็นเส้นใย UHMW-PE ของ Nanshan Zhishangได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในระบบหุ่นยนต์มือหลายระบบจนประสบความสำเร็จแล้ว

3. ระบบอิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์

โพลิเมอร์ผลึกเหลว (LCP)
ด้วยคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกที่เหนือกว่าและความเสถียรของมิติ ทำให้ LCP ถูกนำไปใช้ในตัวเชื่อมต่อสัญญาณความถี่สูงและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง ดังที่เห็นได้ในH1 ของ Unitree.

ฟิล์มโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) และโพลีอิไมด์ (PI)
วัสดุเหล่านี้เป็นส่วนประกอบหลักของผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ (e-skin).เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นที่ใช้ PDMS ของ Hanwei Technologyบรรลุความไวสูงเป็นพิเศษ (ตรวจจับได้ถึงระดับต่ำมาก)0.1 กิโลปาสคาล), ในขณะที่uSkin ของ XELA Roboticsใช้ฟิล์ม PI เพื่อการรับรู้สิ่งแวดล้อมแบบหลายมิติ

4. ส่วนประกอบภายนอกและฟังก์ชันการใช้งาน

โพลีอะไมด์ (PA, ไนลอน)
ด้วยคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยมและความแข็งแรงเชิงกล PA จึงถูกนำไปใช้ใน...นีโอแกมมาของ 1X Technologiesภายนอกของหุ่นยนต์ทำจากไนลอนถักทอ

พลาสติกวิศวกรรม PC-ABS
เนื่องจากคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยม PC-ABS จึงเป็นวัสดุหลักสำหรับเปลือกหุ่นยนต์ NAO ของ SoftBank.

เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE)
ด้วยคุณสมบัติที่ผสมผสานความยืดหยุ่นคล้ายยางเข้ากับความสามารถในการขึ้นรูปพลาสติก TPE จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรองรับผิวหนังและข้อต่อที่ได้แรงบันดาลใจจากธรรมชาติคาดว่าจะนำไปใช้ในรุ่นต่อไปข้อต่อที่ยืดหยุ่นของหุ่นยนต์ Atlas.

โอกาสในอนาคต

เมื่อเทคโนโลยีหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ก้าวหน้าขึ้น นวัตกรรมด้านวัสดุจะมีบทบาทสำคัญในการยกระดับประสิทธิภาพความทนทาน ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความสามารถในการปรับตัวคล้ายมนุษย์วัสดุที่เกิดขึ้นใหม่ เช่นพอลิเมอร์ที่ซ่อมแซมตัวเองได้ โลหะผสมที่จดจำรูปร่างได้ และวัสดุคอมโพสิตที่ใช้กราฟีนเป็นส่วนประกอบอาจนำไปสู่การปฏิวัติการออกแบบหุ่นยนต์ได้อีกขั้น