TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک)دارای خواص برجسته‌ای مانند انعطاف‌پذیری، خاصیت ارتجاعی و مقاومت در برابر سایش است که باعث می‌شود در اجزای کلیدی ربات‌های انسان‌نما مانند پوشش‌های بیرونی، دست‌های رباتیک و حسگرهای لمسی به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد. در زیر مطالب انگلیسی مفصلی که از مقالات معتبر دانشگاهی و گزارش‌های فنی جمع‌آوری شده‌اند، آمده است: ۱. **طراحی و توسعه یک دست رباتیک انسان‌نما با استفاده ازمواد TPU** > **چکیده**: مقاله ارائه شده در اینجا، رویکردهایی را برای حل پیچیدگی یک دست رباتیک انسان‌نما ارائه می‌دهد. رباتیک اکنون پیشرفته‌ترین حوزه است و همواره قصد تقلید از عمل و رفتار انسان‌گونه وجود داشته است. دست انسان‌نما یکی از رویکردهای تقلید از عملیات انسان‌گونه است. در این مقاله، ایده توسعه یک دست انسان‌نما با 15 درجه آزادی و 5 عملگر شرح داده شده است و همچنین طراحی مکانیکی، سیستم کنترل، ترکیب و ویژگی‌های خاص دست رباتیک مورد بحث قرار گرفته است. این دست ظاهری انسان‌نما دارد و همچنین می‌تواند عملکردهای انسان‌گونه، مانند گرفتن و نمایش حرکات دست را انجام دهد. نتایج نشان می‌دهد که این دست به صورت یک تکه طراحی شده است و نیازی به هیچ نوع مونتاژی ندارد و از آنجایی که از پلی اورتان ترموپلاستیک انعطاف‌پذیر ساخته شده است، ظرفیت بلند کردن وزن بسیار خوبی را نشان می‌دهد.جنس (TPU)و خاصیت ارتجاعی آن تضمین می‌کند که دست برای تعامل با انسان‌ها نیز ایمن باشد. این دست می‌تواند در یک ربات انسان‌نما و همچنین یک دست مصنوعی استفاده شود. تعداد محدود محرک‌ها، کنترل را ساده‌تر و دست را سبک‌تر می‌کند. 2. **اصلاح سطح پلی‌یورتان ترموپلاستیک برای ایجاد یک چنگک رباتیک نرم با استفاده از روش چاپ چهاربعدی** > یکی از راه‌های توسعه تولید افزایشی گرادیان عملکردی، ایجاد ساختارهای چاپ شده چهاربعدی (4D) برای گرفتن رباتیک نرم است که با ترکیب چاپ سه‌بعدی مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده با محرک‌های هیدروژل نرم حاصل می‌شود. این کار یک رویکرد مفهومی برای ایجاد یک چنگک رباتیک نرم مستقل از انرژی ارائه می‌دهد که شامل یک بستر نگهدارنده چاپ شده سه‌بعدی اصلاح‌شده ساخته شده از پلی‌یورتان ترموپلاستیک (TPU) و یک محرک مبتنی بر هیدروژل ژلاتینی است که امکان تغییر شکل برنامه‌ریزی‌شده هیگروسکوپیک را بدون استفاده از ساختارهای مکانیکی پیچیده فراهم می‌کند. > > استفاده از یک هیدروژل مبتنی بر ژلاتین با غلظت 20٪، قابلیت تقلید زیستی رباتیک نرم را به ساختار می‌دهد و با پاسخ به فرآیندهای تورم در محیط‌های مایع، مسئول عملکرد مکانیکی هوشمند و پاسخگو به محرک شیء چاپ شده است. عامل‌دار کردن سطح هدفمند پلی اورتان ترموپلاستیک در محیط آرگون-اکسیژن به مدت 90 ثانیه، با توان 100 وات و فشار 26.7 پاسکال، تغییرات در برجستگی‌های ریز آن را تسهیل می‌کند و در نتیجه چسبندگی و پایداری ژلاتین متورم شده روی سطح آن را بهبود می‌بخشد. > > مفهوم تحقق یافته ایجاد ساختارهای شانه‌ای زیست سازگار چاپ شده چهاربعدی برای گرفتن رباتیک نرم ماکروسکوپی در زیر آب می‌تواند گرفتن موضعی غیرتهاجمی، حمل اشیاء کوچک و آزادسازی مواد زیست فعال را هنگام تورم در آب فراهم کند. بنابراین، محصول حاصل می‌تواند به عنوان یک محرک تقلید زیستی خود-تغذیه، یک سیستم کپسوله‌سازی یا رباتیک نرم استفاده شود. ۳. **مشخصه‌یابی قطعات خارجی برای بازوی ربات انسان‌نمای چاپ سه‌بعدی با الگوها و ضخامت‌های مختلف** > با توسعه رباتیک انسان‌نما، برای تعامل بهتر انسان و ربات، به سطوح خارجی نرم‌تری نیاز است. ساختارهای اکستیک در متامواد، روشی امیدوارکننده برای ایجاد سطوح خارجی نرم هستند. این ساختارها خواص مکانیکی منحصر به فردی دارند. چاپ سه‌بعدی، به‌ویژه ساخت با رشته‌های ذوب‌شده (FFF)، به‌طور گسترده برای ایجاد چنین ساختارهایی استفاده می‌شود. پلی‌اورتان ترموپلاستیک (TPU) به دلیل خاصیت ارتجاعی خوب، معمولاً در FFF استفاده می‌شود. هدف این مطالعه، توسعه یک پوشش خارجی نرم برای ربات انسان‌نمای آلیس III با استفاده از چاپ سه‌بعدی FFF با رشته TPU Shore 95A است. > > در این مطالعه از یک رشته TPU سفید با یک چاپگر سه‌بعدی برای ساخت بازوهای ربات انسان‌نمای سه‌بعدی استفاده شد. بازوی ربات به بخش‌های ساعد و بازوی بالایی تقسیم شد. الگوها و ضخامت‌های مختلف (۱، ۲ و ۴ میلی‌متر) روی نمونه‌ها اعمال شد. پس از چاپ، آزمایش‌های خمش، کشش و فشار برای تجزیه و تحلیل خواص مکانیکی انجام شد. نتایج تأیید کرد که ساختار بازگردنده به راحتی در جهت منحنی خمش خم می‌شود و به تنش کمتری نیاز دارد. در آزمایش‌های فشاری، ساختار بازشونده در مقایسه با ساختار جامد قادر به تحمل بار بود. > > پس از تجزیه و تحلیل هر سه ضخامت، تأیید شد که ساختار بازشونده با ضخامت 2 میلی‌متر از نظر خواص خمش، کشش و فشاری ویژگی‌های بسیار خوبی دارد. بنابراین، الگوی بازشونده با ضخامت 2 میلی‌متر برای ساخت یک بازوی ربات انسان‌نمای چاپ سه‌بعدی مناسب‌تر است. 4. **این پدهای «پوست نرم» TPU چاپ سه‌بعدی به ربات‌ها حس لامسه کم‌هزینه و بسیار حساس می‌دهند** > محققان دانشگاه ایلینوی اوربانا - شمپین روشی کم‌هزینه برای دادن حس لامسه شبیه انسان به ربات‌ها ارائه داده‌اند: پدهای پوست نرم چاپ سه‌بعدی که به عنوان حسگرهای فشار مکانیکی نیز عمل می‌کنند. حسگرهای رباتیک لمسی معمولاً شامل آرایه‌های بسیار پیچیده‌ای از قطعات الکترونیکی هستند و بسیار گران هستند، اما ما نشان داده‌ایم که می‌توان جایگزین‌های کاربردی و بادوام را با هزینه بسیار کمی ساخت. علاوه بر این، از آنجایی که فقط مسئله برنامه‌ریزی مجدد یک چاپگر سه‌بعدی مطرح است، همین تکنیک را می‌توان به راحتی برای سیستم‌های رباتیک مختلف سفارشی کرد. سخت‌افزار رباتیک می‌تواند نیروها و گشتاورهای بزرگی را درگیر کند، بنابراین اگر قرار است مستقیماً با انسان تعامل داشته باشد یا در محیط‌های انسانی استفاده شود، باید کاملاً ایمن ساخته شود. انتظار می‌رود که پوست نرم در این زمینه نقش مهمی ایفا کند، زیرا می‌تواند هم برای رعایت ایمنی مکانیکی و هم برای حس لامسه استفاده شود. حسگر این تیم با استفاده از پدهای چاپ شده از اورتان ترموپلاستیک (TPU) روی یک چاپگر سه‌بعدی Raise3D E2 ساخته شده است. لایه بیرونی نرم یک بخش توخالی را می‌پوشاند و با فشرده شدن لایه بیرونی، فشار هوای داخل به طور متناسب تغییر می‌کند - به یک حسگر فشار Honeywell ABP DANT 005 متصل به یک میکروکنترلر Teensy 4.0 اجازه می‌دهد تا لرزش، لمس و افزایش فشار را تشخیص دهد. تصور کنید که می‌خواهید از ربات‌های پوست نرم برای کمک در محیط بیمارستان استفاده کنید. آنها باید مرتباً ضدعفونی شوند، یا پوست باید مرتباً تعویض شود. در هر صورت، هزینه زیادی دارد. با این حال، چاپ سه‌بعدی یک فرآیند بسیار مقیاس‌پذیر است، بنابراین قطعات قابل تعویض را می‌توان با هزینه کم ساخت و به راحتی به بدنه ربات متصل و جدا کرد. 5. **تولید افزایشی TPU Pneu - Nets به عنوان محرک‌های رباتیک نرم** > در این مقاله، تولید افزایشی (AM) پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) در زمینه کاربرد آن به عنوان اجزای رباتیک نرم بررسی می‌شود. در مقایسه با سایر مواد AM الاستیک، TPU خواص مکانیکی برتر را از نظر استحکام و کرنش نشان می‌دهد. با پخت انتخابی لیزر، محرک‌های خمشی پنوماتیک (pneu - nets) به عنوان یک مطالعه موردی رباتیک نرم به صورت سه‌بعدی چاپ می‌شوند و به صورت تجربی با توجه به انحراف در برابر فشار داخلی ارزیابی می‌شوند. نشتی ناشی از تنگی هوا به عنوان تابعی از حداقل ضخامت دیواره محرک‌ها مشاهده می‌شود. > > برای توصیف رفتار رباتیک نرم، توصیف مواد فوق الاستیک باید در مدل‌های تغییر شکل هندسی گنجانده شود که می‌تواند - برای مثال - تحلیلی یا عددی باشد. این مقاله مدل‌های مختلفی را برای توصیف رفتار خمشی یک محرک رباتیک نرم بررسی می‌کند. آزمایش‌های مواد مکانیکی برای پارامتری کردن یک مدل ماده فوق الاستیک برای توصیف پلی اورتان ترموپلاستیک تولید شده به صورت افزایشی اعمال می‌شود. > > یک شبیه‌سازی عددی مبتنی بر روش المان محدود برای توصیف تغییر شکل محرک پارامتری شده و با یک مدل تحلیلی که اخیراً برای چنین محرکی منتشر شده است، مقایسه می‌شود. هر دو پیش‌بینی مدل با نتایج تجربی محرک رباتیک نرم مقایسه می‌شوند. در حالی که انحرافات بزرگتری توسط مدل تحلیلی حاصل می‌شود، شبیه‌سازی عددی زاویه خمش را با انحرافات متوسط ۹ درجه پیش‌بینی می‌کند، اگرچه شبیه‌سازی‌های عددی برای محاسبه به طور قابل توجهی طولانی‌تر طول می‌کشند. در یک محیط تولید خودکار، رباتیک نرم می‌تواند مکمل تبدیل سیستم‌های تولید سفت و سخت به سمت تولید چابک و هوشمند باشد.
زمان ارسال: ۲۵ نوامبر ۲۰۲۵