TPU（热塑性聚氨酯）它具有优异的柔韧性、弹性和耐磨性等特性，因此被广泛应用于人形机器人的关键部件，例如外壳、机械手和触觉传感器。以下是从权威学术论文和技术报告中整理出来的详细英文资料：1. **基于该材料的拟人化机械手的设计与开发TPU材料摘要：本文探讨了如何解决拟人化机械手的复杂性问题。机器人技术是当今发展最快的领域之一，人们一直致力于模仿人类的驱动和行为。拟人化机械手是模仿人类操作的一种途径。本文详细阐述了开发具有15个自由度和5个驱动器的拟人化机械手的构想，并讨论了该机械手的机械设计、控制系统、组成和特性。该机械手具有拟人化的外观，并能执行类似人类的功能，例如抓握和手势表达。结果表明，该机械手采用一体式设计，无需任何组装，并且由于其由柔性热塑性聚氨酯制成，因此具有出色的举重能力。（TPU）材料此外，其弹性也确保了该手在与人类互动时的安全。该手可用于人形机器人以及假肢。由于驱动器的数量有限，因此控制更简单，手也更轻便。2. **利用四维打印方法对热塑性聚氨酯表面进行改性以制造软体机器人抓取器** > 功能性梯度增材制造的发展方向之一是创建用于软体机器人抓取的四维 (4D) 打印结构，这可以通过将熔融沉积成型 (FDM) 3D 打印与软水凝胶驱动器相结合来实现。这项工作提出了一种创建能量独立的软体机器人抓取器的概念方法，该抓取器由改性的热塑性聚氨酯 (TPU) 3D 打印支架基板和基于明胶水凝胶的驱动器组成，无需复杂的机械结构即可实现可编程的吸湿变形。使用20%明胶基水凝胶赋予结构仿生软体机器人功能，并通过响应液体环境中的溶胀过程，实现打印物体的智能刺激响应机械功能。在氩氧混合气体环境下，以100瓦功率和26.7帕压力对热塑性聚氨酯进行90秒的表面功能化处理，可改变其微观形貌，从而提高溶胀明胶在其表面的粘附性和稳定性。所实现的4D打印生物相容性梳状结构概念可用于水下宏观软体机器人抓取，实现非侵入式局部抓取、搬运小型物体，并在水中溶胀时释放生物活性物质。因此，该产品可用作自供电仿生致动器、封装系统或软体机器人。 3. **不同图案和厚度的3D打印人形机器人手臂外壳的特性研究** > 随着人形机器人的发展，为了更好地实现人机交互，需要更柔软的外壳。超材料中的拉胀结构是制造柔软外壳的一种很有前景的方法。这些结构具有独特的力学性能。3D打印，特别是熔融沉积成型（FFF）技术，被广泛用于制造此类结构。热塑性聚氨酯（TPU）因其良好的弹性，常用于FFF工艺。本研究旨在利用邵氏硬度95A的TPU线材，通过FFF 3D打印技术，为Alice III人形机器人开发一种柔软的外壳。 > > 本研究使用白色TPU线材和3D打印机制造了3D打印人形机器人手臂。机器人手臂分为前臂和上臂两部分。在样品上应用了不同的图案（实心和凹陷）和厚度（1、2和4毫米）。打印完成后，进行了弯曲、拉伸和压缩测试以分析其力学性能。结果证实，凹陷结构易于沿弯曲曲线弯曲，且所需应力较小。在压缩测试中，与实心结构相比，凹陷结构能够承受更大的载荷。>> 分析了三种厚度后，证实厚度为 2 毫米的凹陷结构在弯曲、拉伸和压缩性能方面均表现出优异的特性。因此，厚度为 2 毫米的凹陷结构更适合用于制造 3D 打印的人形机器人手臂。4. **这些 3D 打印的 TPU“软皮肤”垫赋予机器人低成本、高灵敏度的触觉** > 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员提出了一种低成本的方法，使机器人拥有类似人类的触觉：3D 打印的软皮肤垫，兼具机械压力传感器的功能。触觉机器人传感器通常包含非常复杂的电子元件阵列，而且价格昂贵，但我们已经证明，功能齐全且经久耐用的替代方案可以非常经济地制造出来。此外，由于只需重新编程3D打印机，因此该技术可以轻松地定制到不同的机器人系统中。机器人硬件可能会产生较大的力和扭矩，因此，如果它要直接与人类互动或在人类环境中使用，则必须确保其安全性。预计柔软的皮肤在这方面将发挥重要作用，因为它既可以用于机械安全合规性，也可以用于触觉传感。该团队的传感器使用热塑性聚氨酯 (TPU) 制成的垫片，这些垫片是在现成的Raise3D E2 3D打印机上打印的。柔软的外层覆盖着一个空心的填充部分，当外层被压缩时，内部的气压也会相应改变——这使得连接到Teensy 4.0微控制器的霍尼韦尔ABP DANT 005压力传感器能够检测振动、触摸和压力的增加。想象一下，你想在医院环境中使用软体机器人来辅助工作。它们需要定期消毒，或者需要定期更换皮肤。无论哪种方式，成本都非常高昂。然而，3D打印是一种可扩展性很强的工艺，因此可以低成本地制造可互换的部件，并轻松地将其安装到机器人本体上或从本体上拆卸下来。5. **TPU气动网作为软体机器人执行器的增材制造** > 本文研究了热塑性聚氨酯（TPU）的增材制造（AM）技术，并将其应用于软体机器人部件。与其他弹性增材制造材料相比，TPU在强度和应变方面展现出更优异的机械性能。本文采用选择性激光烧结技术，3D打印了气动弯曲执行器（气动网），并将其作为软体机器人案例研究，通过实验评估了其在内部压力下的挠度。观察到气密性泄漏与执行器最小壁厚之间的关系。为了描述软体机器人的行为，需要将超弹性材料描述纳入几何变形模型中，这些模型可以是解析模型或数值模型。本文研究了描述软体机器人驱动器弯曲行为的不同模型。通过机械材料试验对超弹性材料模型进行参数化，以描述增材制造的热塑性聚氨酯。基于有限元方法的数值模拟也进行了参数化，用于描述驱动器的变形，并与最近发表的此类驱动器的解析模型进行了比较。两种模型的预测结果均与软体机器人驱动器的实验结果进行了比较。虽然解析模型的偏差较大，但数值模拟预测的弯曲角度平均偏差为9°，尽管数值模拟的计算时间明显更长。在自动化生产环境中，软体机器人可以促进刚性生产系统向敏捷智能制造的转型。
发布时间：2025年11月25日