مواد متقدمة للروبوتات البشرية

المواد المتقدمة للروبوتات البشرية: نظرة عامة شاملة

تتطلب الروبوتات البشرية مجموعة متنوعة من المواد عالية الأداء لتحقيق الأداء الأمثل والمتانة والكفاءة. فيما يلي تحليل مفصل للمواد الرئيسية المستخدمة في مختلف أنظمة الروبوتات، بالإضافة إلى تطبيقاتها وفوائدها.

1. المكونات الهيكلية

بولي إيثر إيثر كيتون (PEEK)
بفضل خصائصه الميكانيكية الاستثنائية ومقاومته للحرارة، يُعدّ PEEK الخيار الأمثل لمحامل الوصلات ومكونات الوصلات. على سبيل المثال، تيسلاأوبتيموس الجيل الثانيتم استخدام PEEK لتقليل الوزن بنسبة10 كجممع زيادة سرعة المشي بمقدار30%.

كبريتيد البوليفينيلين (PPS)
تتميز مادة PPS بثباتها الأبعادي المتميز ومقاومتها الكيميائية، وتستخدم على نطاق واسع في التروس والمحامل وأجزاء ناقل الحركة.محامل PPS من سوتشو نابوتقليل فقدان الطاقة في المفاصل عن طريق25%، بينمامادة PPS الخاصة بـ Nanjing Julongساهم في خفض الوزن الإجمالي بنسبة20-30%في الأنظمة الروبوتية.

2. مواد نظام الحركة

البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)
بفضل نسبة القوة إلى الوزن العالية، تهيمن مادة CFRP على هياكل الأذرع والأرجل الروبوتية.أطلس بوسطن ديناميكسيستخدم البلاستيك المقوى بألياف الكربون في أرجله لأداء قفزات عالية الصعوبة، بينمامشاة يونيترييعزز الاستقرار مع غلاف CFRP.

ألياف البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي جدًا (UHMW-PE)
مع7-10 مرات قوة الفولاذو فقط1/8 الوزن، UHMW-PE هي المادة المفضلة للأيدي الروبوتية التي تعمل بالأوتار.ألياف UHMW-PE من Nanshan Zhishangوقد تم تطبيقها بنجاح في أنظمة اليد الروبوتية المتعددة.

3. الإلكترونيات وأنظمة الاستشعار

بوليمر البلورات السائلة (LCP)
بفضل خصائصها العازلة الفائقة واستقرارها الأبعادي، يتم استخدام LCP في موصلات الإشارة عالية التردد والمكونات الإلكترونية الدقيقة، كما هو موضح فيوحدة H1 من Unitree.

أفلام بولي دايميثيل السيلوكسان (PDMS) والبولي إيميد (PI)
تشكل هذه المواد جوهرالجلد الإلكتروني.أجهزة الاستشعار المرنة القائمة على PDMS من شركة Hanwei Technologyتحقيق حساسية عالية للغاية (الكشف حتى0.1 كيلو باسكال)، بينماروبوتات XELA uSkinيستخدم أفلام PI للإدراك البيئي متعدد الوسائط.

4. المكونات الخارجية والوظيفية

بولي أميد (PA، نايلون)
بفضل قابلية التصنيع الممتازة والقوة الميكانيكية، يتم استخدام PA فينيو جاما من شركة 1X تكنولوجيزالروبوت مصنوع من النايلون المنسوج من الخارج.

هندسة البلاستيك PC-ABS
بسبب قابليتها العالية للتشكيل، فإن مادة ABS-PC هي المادة الأساسية لـغلاف روبوت NAO من SoftBank.

إلاستومر البلاستيك الحراري (TPE)
من خلال الجمع بين مرونة المطاط وقابلية معالجة البلاستيك، فإن TPE مثالي لـتوسيد الجلد والمفاصل المستوحى من المواد الحيويةومن المتوقع أن يتم استخدامه في الجيل القادمالمفاصل المرنة لروبوت أطلس.

الآفاق المستقبلية

مع تقدم الروبوتات البشرية، سيلعب الابتكار المادي دورًا محوريًا في تعزيزالمتانة وكفاءة الطاقة والقدرة على التكيف مثل الإنسان. المواد الناشئة مثلالبوليمرات ذاتية الشفاء، وسبائك الذاكرة الشكلية، والمركبات القائمة على الجرافينقد يؤدي ذلك إلى إحداث ثورة أكبر في تصميم الروبوتات.