Современные материалы для гуманоидных роботов: всесторонний обзор
Для достижения оптимальной функциональности, долговечности и эффективности гуманоидным роботам требуется широкий спектр высококачественных материалов. Ниже представлен подробный анализ основных материалов, используемых в различных робототехнических системах, а также их областей применения и преимуществ.
1. Структурные компоненты
Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
Благодаря исключительным механическим свойствам и термостойкости ПЭЭК является идеальным выбором для подшипников и компонентов тяг. Например, TeslaОптимус Ген2использовали ПЭЭК для уменьшения веса10 кгпри увеличении скорости ходьбы на30%.
Полифениленсульфид (ПФС)
Известный своей исключительной размерной стабильностью и химической стойкостью, ПФС широко используется в зубчатых передачах, подшипниках и деталях трансмиссий.Подшипники PPS Сучжоу Напууменьшена потеря энергии в суставах25%, покаМатериалы PPS от Nanjing Julongспособствовало общему снижению веса20-30%в робототехнических системах.
2. Материалы системы движения
Полимер, армированный углеродным волокном (CFRP)
Благодаря высокому соотношению прочности к массе углепластик доминирует в конструкциях роботизированных рук и ног.Атлас Boston Dynamicsиспользует углепластик в ногах для выполнения прыжков высокой сложности, в то время какУокер Юнитриповышает устойчивость благодаря корпусу из углепластика.
Волокно из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)
Св 7-10 раз прочнее сталии только1/8 веса, UHMW-PE является предпочтительным материалом для роботизированных рук с приводом от сухожилий.Волокна UHMW-PE компании Nanshan Zhishangбыли успешно применены в нескольких системах роботизированных рук.
3. Электроника и сенсорные системы
Жидкокристаллический полимер (ЖКП)
Благодаря своим превосходным диэлектрическим свойствам и размерной стабильности LCP используется в высокочастотных сигнальных разъемах и прецизионных электронных компонентах, как показано наH1 от Unitree.
Пленки полидиметилсилоксана (ПДМС) и полиимида (ПИ)
Эти материалы составляют основуэлектронная кожа (e-skin).Гибкие датчики на основе PDMS от Hanwei Technologyдостичь сверхвысокой чувствительности (обнаружение до0,1 кПа), покаuSkin от XELA Roboticsиспользует ПИ-пленки для многомодального восприятия окружающей среды.
4. Внешние и функциональные компоненты
Полиамид (ПА, нейлон)
Благодаря отличной обрабатываемости и механической прочности ПА используется вNeo Gamma от 1X TechnologiesВнешний вид робота изготовлен из плетеного нейлона.
Инженерный пластик PC-ABS
Благодаря своей превосходной формуемости, ПК-АБС является основным материалом дляРоботизированная оболочка NAO от SoftBank.
Термопластичный эластомер (ТПЭ)
Сочетая в себе эластичность резины с пластичностью, ТПЭ идеально подходит длябио-вдохновленная амортизация для кожи и суставов. Ожидается, что он будет использоваться в следующем поколенииГибкие суставы робота Атлас.
Перспективы на будущее
По мере развития гуманоидной робототехники, инновации в области материалов будут играть ключевую роль в улучшениидолговечность, энергоэффективность и человеческая приспособляемость. Новые материалы, такие каксамовосстанавливающиеся полимеры, сплавы с эффектом памяти формы и композиты на основе графенаможет произвести дальнейшую революцию в разработке роботов.
Время публикации: 22 апреля 2025 г.
