Передовые материалы для человекоподобных роботов: всесторонний обзор
Для достижения оптимальной функциональности, долговечности и эффективности человекоподобным роботам требуется широкий спектр высокоэффективных материалов. Ниже представлен подробный анализ ключевых материалов, используемых в различных роботизированных системах, а также их применение и преимущества.
1. Конструктивные элементы
Полиэфирэфиркетон (PEEK)
Благодаря исключительным механическим свойствам и термостойкости, PEEK является идеальным выбором для подшипников шарниров и компонентов рычажных механизмов. Например, компания Tesla.Оптимус Gen2использовали PEEK для снижения веса путем10 кгпри одновременном увеличении скорости ходьбы за счет30%.
Полифениленсульфид (ППС)
Полифениленсульфид (PPS), известный своей исключительной стабильностью размеров и химической стойкостью, широко используется в зубчатых передачах, подшипниках и деталях трансмиссий.Подшипники PPS производства компании Suzhou Napuснижение потерь энергии в суставах за счет25%, покаМатериалы PPS Нанкинского Цзюлунаспособствовало общему снижению веса20-30%в роботизированных системах.
2. Материалы для системы перемещения
Углеродсодержащий полимер (CFRP)
Благодаря высокому соотношению прочности к весу, углепластик занимает лидирующие позиции в конструкциях роботизированных рук и ног.Атлас от Boston Dynamicsиспользует углепластик в своих ногах для выполнения сложных прыжков, в то время какУокер из ЮнитриПовышает устойчивость благодаря корпусу из углепластика.
Волокно из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ).
СВ 7-10 раз прочнее сталии только1/8 весаСверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMW-PE) является предпочтительным материалом для роботизированных манипуляторов с сухожильным приводом.Волокна UHMW-PE компании Nanshan Zhishangуспешно применяются в различных системах роботизированных рук.
3. Электроника и сенсорные системы
Жидкокристаллический полимер (ЖКП)
Благодаря своим превосходным диэлектрическим свойствам и стабильности размеров, LCP используется в высокочастотных сигнальных разъемах и прецизионных электронных компонентах, как это видно на примере...H1 компании Unitree.
Пленки из полидиметилсилоксана (PDMS) и полиимида (PI)
Эти материалы составляют основуэлектронная кожа (e-кожа).Гибкие датчики на основе ПДМС от компании Hanwei Technologyдостичь сверхвысокой чувствительности (обнаружение до0,1 кПа), покаuSkin от XELA RoboticsИспользует полиимидные пленки для многомодального восприятия окружающей среды.
4. Внешние и функциональные компоненты
Полиамид (ПА, нейлон)
Благодаря превосходной обрабатываемости и механической прочности, полиамид используется вNeo Gamma от 1X TechnologiesВнешняя оболочка робота выполнена из тканого нейлона.
Инженерный пластик PC-ABS
Благодаря своей превосходной формуемости, PC-ABS является основным материалом дляОболочка робота NAO от SoftBank.
Термопластичный эластомер (ТПЭ)
Сочетая эластичность, подобную резине, с пластичностью, термоэластопласт идеально подходит дляБиоинспирированная кожа и амортизация суставовОжидается, что он будет использоваться в следующем поколении.Гибкие шарниры робота Atlas.
Перспективы на будущее
По мере развития человекоподобной робототехники инновации в материалах будут играть ключевую роль в ее совершенствовании.долговечность, энергоэффективность и человекоподобная адаптивностьНовые материалы, такие каксамовосстанавливающиеся полимеры, сплавы с эффектом памяти формы и композиты на основе графенаможет еще больше революционизировать проектирование роботов.
Дата публикации: 22 апреля 2025 г.
