TPU (poliuretano termoplastico)Presenta proprietà eccezionali come flessibilità, elasticità e resistenza all'usura, che lo rendono ampiamente utilizzato in componenti chiave di robot umanoidi come rivestimenti esterni, mani robotiche e sensori tattili. Di seguito sono riportati materiali dettagliati in inglese, selezionati da autorevoli articoli accademici e rapporti tecnici: 1. **Progettazione e sviluppo di una mano robotica antropomorfa utilizzandoMateriale TPU** > **Abstract**: Il documento presentato in questo articolo affronta la complessità di una mano robotica antropomorfa. La robotica è oggi il campo più avanzato e da sempre si è cercato di imitare l'attuazione e il comportamento umano. Una mano antropomorfa è uno degli approcci per imitare le operazioni umane. In questo articolo, è stata elaborata l'idea di sviluppare una mano antropomorfa con 15 gradi di libertà e 5 attuatori, nonché discusso il design meccanico, il sistema di controllo, la composizione e le peculiarità della mano robotica. La mano ha un aspetto antropomorfo e può anche svolgere funzionalità simili a quelle umane, ad esempio la presa e la rappresentazione dei gesti delle mani. I risultati rivelano che la mano è progettata come un unico pezzo e non necessita di alcun tipo di assemblaggio, e presenta un'eccellente capacità di sollevamento pesi, poiché è realizzata in poliuretano termoplastico flessibile.materiale (TPU), e la sua elasticità garantisce inoltre che la mano sia sicura per l'interazione con gli esseri umani. Questa mano può essere utilizzata in un robot umanoide così come in una mano protesica. Il numero limitato di attuatori semplifica il controllo e rende la mano più leggera. 2. **Modifica di una superficie in poliuretano termoplastico per la creazione di una pinza robotica morbida utilizzando un metodo di stampa quadridimensionale** > Una delle strade per lo sviluppo della produzione additiva a gradiente funzionale è la creazione di strutture stampate in quadridimensionale (4D) per la presa robotica morbida, ottenuta combinando la stampa 3D con modellazione a deposizione fusa con attuatori in idrogel morbido. Questo lavoro propone un approccio concettuale per la creazione di una pinza robotica morbida indipendente dall'energia, costituita da un substrato di supporto stampato in 3D modificato in poliuretano termoplastico (TPU) e un attuatore basato su un idrogel di gelatina, che consente la deformazione igroscopica programmata senza l'utilizzo di complesse costruzioni meccaniche. > > L'uso di un idrogel a base di gelatina al 20% conferisce alla struttura una funzionalità biomimetica robotica morbida ed è responsabile della funzionalità meccanica intelligente e reattiva agli stimoli dell'oggetto stampato, rispondendo ai processi di rigonfiamento in ambienti liquidi. La funzionalizzazione superficiale mirata del poliuretano termoplastico in un ambiente di argon e ossigeno per 90 secondi, a una potenza di 100 W e una pressione di 26,7 Pa, facilita i cambiamenti nel suo microrilievo, migliorando così l'adesione e la stabilità della gelatina rigonfia sulla sua superficie. > > Il concetto realizzato di creare strutture a pettine biocompatibili stampate in 4D per la presa robotica morbida subacquea macroscopica può fornire una presa locale non invasiva, trasportare piccoli oggetti e rilasciare sostanze bioattive in seguito al rigonfiamento in acqua. Il prodotto risultante può quindi essere utilizzato come attuatore biomimetico autoalimentato, sistema di incapsulamento o robotica morbida. 3. **Caratterizzazione delle parti esterne per il braccio robotico umanoide stampato in 3D con vari modelli e spessori** > Con lo sviluppo della robotica umanoide, sono necessari esterni più morbidi per una migliore interazione uomo-robot. Le strutture auxetiche nei metamateriali rappresentano un modo promettente per creare esterni morbidi. Queste strutture presentano proprietà meccaniche uniche. La stampa 3D, in particolare la fabbricazione a filamento fuso (FFF), è ampiamente utilizzata per creare tali strutture. Il poliuretano termoplastico (TPU) è comunemente utilizzato nella FFF grazie alla sua buona elasticità. Questo studio mira a sviluppare un rivestimento esterno morbido per il robot umanoide Alice III utilizzando la stampa 3D FFF con un filamento TPU Shore 95A. > > Lo studio ha utilizzato un filamento TPU bianco con una stampante 3D per produrre bracci robotici umanoidi 3DP. Il braccio robotico è stato suddiviso in avambraccio e parte superiore del braccio. Ai campioni sono stati applicati diversi modelli (solidi e rientranti) e spessori (1, 2 e 4 mm). Dopo la stampa, sono stati condotti test di piegatura, trazione e compressione per analizzarne le proprietà meccaniche. I risultati hanno confermato che la struttura rientrante era facilmente piegabile verso la curva di piegatura e richiedeva meno stress. Nei test di compressione, la struttura rientrante è stata in grado di sopportare il carico rispetto alla struttura solida. > > Dopo aver analizzato tutti e tre gli spessori, è stato confermato che la struttura rientrante con uno spessore di 2 mm presentava eccellenti caratteristiche in termini di proprietà di piegatura, trazione e compressione. Pertanto, il modello rientrante con uno spessore di 2 mm è più adatto per la produzione di un braccio robotico umanoide stampato in 3D. 4. **Questi cuscinetti "Soft Skin" in TPU stampati in 3D conferiscono ai robot un senso del tatto a basso costo e altamente sensibile** > I ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana - Champaign hanno ideato un modo economico per conferire ai robot un senso del tatto simile a quello umano: cuscinetti morbidi stampati in 3D che fungono anche da sensori di pressione meccanici. >> I sensori robotici tattili di solito contengono matrici elettroniche molto complesse e sono piuttosto costosi, ma abbiamo dimostrato che alternative funzionali e durevoli possono essere realizzate a costi molto bassi. Inoltre, poiché si tratta semplicemente di riprogrammare una stampante 3D, la stessa tecnica può essere facilmente personalizzata per diversi sistemi robotici. L'hardware robotico può comportare forze e coppie elevate, quindi deve essere reso abbastanza sicuro se deve interagire direttamente con gli esseri umani o essere utilizzato in ambienti umani. Si prevede che la pelle morbida svolgerà un ruolo importante in questo senso, poiché può essere utilizzata sia per la conformità alla sicurezza meccanica che per il rilevamento tattile. >> Il sensore del team è realizzato utilizzando cuscinetti stampati in uretano termoplastico (TPU) su una stampante 3D Raise3D E2 disponibile in commercio. Lo strato esterno morbido ricopre una sezione di riempimento cava e, man mano che lo strato esterno viene compresso, la pressione dell'aria all'interno si modifica di conseguenza, consentendo a un sensore di pressione Honeywell ABP DANT 005 collegato a un microcontrollore Teensy 4.0 di rilevare vibrazioni, tocco e aumento della pressione. Immagina di voler utilizzare robot con pelle morbida per assistere in un ambiente ospedaliero. Dovrebbero essere regolarmente igienizzati o la pelle dovrebbe essere sostituita regolarmente. In entrambi i casi, i costi sono enormi. Tuttavia, la stampa 3D è un processo altamente scalabile, quindi è possibile realizzare parti intercambiabili a basso costo e facilmente agganciarle e sganciarle dal corpo del robot. 5. **Produzione additiva di pneu-net in TPU come attuatori robotici morbidi** > In questo articolo, la produzione additiva (AM) del poliuretano termoplastico (TPU) viene studiata nel contesto della sua applicazione come componenti robotici morbidi. Rispetto ad altri materiali elastici per AM, il TPU rivela proprietà meccaniche superiori in termini di resistenza e deformazione. Mediante sinterizzazione laser selettiva, gli attuatori pneumatici di piegatura (pneu-net) vengono stampati in 3D come caso di studio di robotica morbida e valutati sperimentalmente rispetto alla deflessione rispetto alla pressione interna. Le perdite dovute alla tenuta all'aria vengono osservate in funzione dello spessore minimo della parete degli attuatori. >> Per descrivere il comportamento della robotica morbida, le descrizioni dei materiali iperelastici devono essere incorporate in modelli di deformazione geometrica che possono essere, ad esempio, analitici o numerici. Questo articolo studia diversi modelli per descrivere il comportamento di flessione di un attuatore robotico morbido. Test meccanici sui materiali vengono applicati per parametrizzare un modello di materiale iperelastico per descrivere il poliuretano termoplastico prodotto tramite produzione additiva. >> Una simulazione numerica basata sul metodo degli elementi finiti viene parametrizzata per descrivere la deformazione dell'attuatore e confrontata con un modello analitico recentemente pubblicato per tale attuatore. Entrambe le previsioni del modello vengono confrontate con i risultati sperimentali dell'attuatore robotico morbido. Mentre il modello analitico raggiunge deviazioni maggiori, la simulazione numerica prevede l'angolo di flessione con deviazioni medie di 9°, sebbene le simulazioni numeriche richiedano tempi di calcolo significativamente più lunghi. In un ambiente di produzione automatizzato, la robotica morbida può integrare la trasformazione dei sistemi di produzione rigidi verso una produzione agile e intelligente.
Data di pubblicazione: 25-11-2025