TPU (poliuretano termoplastico)possiede proprietà eccezionali quali 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 presente articolo affronta la complessità di una mano robotica antropomorfa. La robotica è attualmente uno dei campi più avanzati e da sempre si cerca di imitare l'azione e il comportamento umano. Una mano antropomorfa rappresenta uno degli approcci per replicare le operazioni umane. In questo articolo, viene illustrata l'idea di sviluppare una mano antropomorfa con 15 gradi di libertà e 5 attuatori, e vengono discussi il design meccanico, il sistema di controllo, la composizione e le peculiarità della mano robotica. La mano ha un aspetto antropomorfo e può svolgere funzioni simili a quelle umane, come ad esempio la presa e la rappresentazione dei gesti della mano. I risultati dimostrano che la mano è progettata come un unico pezzo e non necessita di alcun assemblaggio, inoltre presenta un'eccellente capacità di sollevamento, essendo realizzata in poliuretano termoplastico flessibile.materiale (TPU)e la sua elasticità garantisce anche che la mano sia sicura per interagire con gli esseri umani. Questa mano può essere utilizzata in un robot umanoide così come in una protesi di mano. 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 mediante un metodo di stampa quadridimensionale** > Una delle vie per lo sviluppo della produzione additiva a gradiente funzionale è la creazione di strutture stampate quadridimensionali (4D) per la presa robotica morbida, ottenuta combinando la stampa 3D a 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 da un attuatore basato su un idrogel di gelatina, che consente la deformazione igroscopica programmata senza l'utilizzo di complesse costruzioni meccaniche. > > L'utilizzo 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-ossigeno per 90 s, a una potenza di 100 W e una pressione di 26,7 Pa, facilita le modifiche del 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 macroscopica sott'acqua può fornire una presa locale non invasiva, trasportare piccoli oggetti e rilasciare sostanze bioattive quando si gonfia 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 un 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 una strada promettente per creare esterni morbidi. Queste strutture hanno 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 usato 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 stampati in 3D. Il braccio robotico è stato diviso in avambraccio e braccio superiore. Diversi modelli (solidi e rientranti) e spessori (1, 2 e 4 mm) sono stati applicati ai campioni. Dopo la stampa, sono stati condotti test di flessione, trazione e compressione per analizzare le proprietà meccaniche. I risultati hanno confermato che la struttura rientrante era facilmente pieghevole verso la curva di flessione 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 aveva caratteristiche eccellenti in termini di proprietà di flessione, 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 in TPU "pelle morbida" 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 dare ai robot un senso del tatto simile a quello umano: cuscinetti in pelle morbida stampati in 3D che fungono anche da sensori di pressione meccanica. I sensori robotici tattili solitamente contengono complessi circuiti elettronici e sono piuttosto costosi, ma abbiamo dimostrato che è possibile realizzare alternative funzionali e durevoli a costi molto contenuti. Inoltre, poiché si tratta semplicemente di riprogrammare una stampante 3D, la stessa tecnica può essere facilmente adattata a diversi sistemi robotici. L'hardware robotico può generare forze e coppie elevate, quindi è necessario renderlo sufficientemente sicuro se deve interagire direttamente con gli esseri umani o essere utilizzato in ambienti umani. Si prevede che la pelle morbida giocherà un ruolo importante in questo senso, poiché può essere utilizzata sia per la conformità alla sicurezza meccanica che per la rilevazione tattile. Il sensore del team è realizzato utilizzando cuscinetti stampati in poliuretano termoplastico (TPU) su una stampante 3D Raise3D E2 standard. Lo strato esterno morbido ricopre una sezione interna 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. Immaginate di voler utilizzare robot con pelle morbida per assistere in un ambiente ospedaliero. Dovrebbero essere regolarmente sanificati o la pelle dovrebbe essere regolarmente sostituita. In entrambi i casi, il costo sarebbe enorme. Tuttavia, la stampa 3D è un processo altamente scalabile, quindi le parti intercambiabili possono essere prodotte a basso costo e facilmente agganciate e sganciate dal corpo del robot. 5. **Produzione additiva di reti pneumatiche 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 componente robotico morbido. Rispetto ad altri materiali AM elastici, il TPU rivela proprietà meccaniche superiori in termini di resistenza e deformazione. Mediante sinterizzazione laser selettiva, attuatori pneumatici flessibili (reti pneumatiche) vengono stampati in 3D come caso di studio di robotica morbida e valutati sperimentalmente rispetto alla deflessione in funzione della pressione interna. La perdita dovuta alla tenuta all'aria viene osservata in funzione dello spessore minimo della parete degli attuatori. Per descrivere il comportamento della robotica morbida, è necessario incorporare descrizioni di materiali iperelastici nei 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. Vengono applicati test meccanici sui materiali per parametrizzare un modello di materiale iperelastico per descrivere il poliuretano termoplastico prodotto tramite manifattura 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 novembre 2025