टीपीयू (थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन)यात लवचिकता, स्थितिस्थापकता आणि झीज-प्रतिरोध यांसारखे उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत, ज्यामुळे त्याचा वापर मानवाकृती रोबोट्सच्या बाह्य आवरणे, रोबोटिक हात आणि स्पर्श संवेदक यांसारख्या प्रमुख घटकांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. खाली अधिकृत शैक्षणिक शोधनिबंध आणि तांत्रिक अहवालांमधून निवडलेली तपशीलवार इंग्रजी सामग्री दिली आहे: १. **मानवरूपी रोबोटिक हाताची रचना आणि विकास**टीपीयू मटेरियल** > **सारांश**: येथे सादर केलेला शोधनिबंध मानवरूपी रोबोटिक हाताची गुंतागुंत सोडवण्याचे दृष्टिकोन मांडतो. रोबोटिक्स हे सध्याचे सर्वात प्रगत क्षेत्र आहे आणि मानवाप्रमाणे कृती आणि वर्तनाचे अनुकरण करण्याचा हेतू नेहमीच राहिला आहे. मानवासारख्या क्रियांचे अनुकरण करण्यासाठी मानवरूपी हात हा एक दृष्टिकोन आहे. या शोधनिबंधात, १५ डिग्री ऑफ फ्रीडम आणि ५ ॲक्ट्युएटर्स असलेला मानवरूपी हात विकसित करण्याची कल्पना सविस्तरपणे मांडली आहे, तसेच रोबोटिक हाताची यांत्रिक रचना, नियंत्रण प्रणाली, संरचना आणि वैशिष्ट्यांवर चर्चा केली आहे. या हाताचे स्वरूप मानवरूपी आहे आणि तो मानवासारखी कार्ये देखील करू शकतो, उदाहरणार्थ, वस्तू पकडणे आणि हाताच्या हावभावांचे प्रतिनिधित्व करणे. निष्कर्षांवरून असे दिसून येते की, हा हात एकाच भागामध्ये डिझाइन केलेला आहे आणि त्याला कोणत्याही प्रकारच्या जोडणीची आवश्यकता नाही. तसेच, तो लवचिक थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेनपासून बनलेला असल्यामुळे, तो उत्कृष्ट वजन उचलण्याची क्षमता दर्शवतो.(टीपीयू) मटेरियलआणि त्याची लवचिकता हे देखील सुनिश्चित करते की हा हात मानवांसोबत संवाद साधण्यासाठी देखील सुरक्षित आहे. हा हात ह्युमनॉइड रोबोटमध्ये तसेच कृत्रिम हात म्हणून वापरला जाऊ शकतो. ॲक्ट्युएटर्सची मर्यादित संख्या नियंत्रण सोपे करते आणि हात हलका बनवते. २. **फोर-डायमेन्शनल प्रिंटिंग पद्धतीचा वापर करून सॉफ्ट रोबोटिक ग्रिपर तयार करण्यासाठी थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन पृष्ठभागाचे सुधारण** > फंक्शनल ग्रेडियंट ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगच्या विकासासाठी एक मार्ग म्हणजे सॉफ्ट रोबोटिक ग्रिपिंगसाठी फोर-डायमेन्शनल (4D) प्रिंटेड संरचनांची निर्मिती करणे, जे फ्यूज्ड डिपॉझिशन मॉडेलिंग 3D प्रिंटिंगला सॉफ्ट हायड्रोजेल ॲक्ट्युएटर्ससोबत एकत्र करून साध्य केले जाते. हे कार्य ऊर्जा-स्वतंत्र सॉफ्ट रोबोटिक ग्रिपर तयार करण्यासाठी एक संकल्पनात्मक दृष्टिकोन प्रस्तावित करते, ज्यामध्ये थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (TPU) पासून बनवलेले सुधारित 3D प्रिंटेड होल्डर सबस्ट्रेट आणि जिलेटिन हायड्रोजेलवर आधारित ॲक्ट्युएटर यांचा समावेश आहे, जे जटिल यांत्रिक रचना न वापरता प्रोग्राम केलेल्या हायग्रोस्कोपिक विरूपणास अनुमती देते. २०% जिलेटिन-आधारित हायड्रोजेलच्या वापरामुळे संरचनेला सॉफ्ट रोबोटिक बायोमिमेटिक कार्यक्षमता प्राप्त होते आणि द्रव वातावरणातील सूजण्याच्या प्रक्रियेला प्रतिसाद देऊन, प्रिंट केलेल्या वस्तूच्या बुद्धिमान, उद्दीपन-प्रतिसादात्मक यांत्रिक कार्यक्षमतेसाठी ते जबाबदार असते. थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेनचे आर्गॉन-ऑक्सिजन वातावरणात ९० सेकंदांसाठी, १०० वॅट शक्ती आणि २६.७ पास्कल दाबावर केलेले लक्ष्यित पृष्ठभागीय कार्यान्वयन, त्याच्या सूक्ष्म-उभारात बदल घडवून आणते, ज्यामुळे त्याच्या पृष्ठभागावर फुगलेल्या जिलेटिनचे आसंजन आणि स्थिरता सुधारते. पाण्याखालील स्थूल सॉफ्ट रोबोटिक पकडीसाठी ४डी प्रिंटेड जैवसुसंगत कंगव्यासारख्या संरचना तयार करण्याची साकारलेली संकल्पना, बिनहस्तक्षेप स्थानिक पकड प्रदान करू शकते, लहान वस्तूंची वाहतूक करू शकते आणि पाण्यात फुगल्यावर जैव-सक्रिय पदार्थ सोडू शकते. त्यामुळे, परिणामी उत्पादनाचा उपयोग स्व-शक्तीवर चालणारे बायोमिमेटिक ॲक्ट्युएटर, एक एनकॅप्सुलेशन प्रणाली किंवा सॉफ्ट रोबोटिक्स म्हणून केला जाऊ शकतो. ३. **विविध नमुने आणि जाडी असलेल्या ३डी-प्रिंटेड ह्युमनॉइड रोबोट आर्मच्या बाह्य भागांचे वैशिष्ट्यीकरण** > ह्युमनॉइड रोबोटिक्सच्या विकासामुळे, उत्तम मानव-रोबोट संवादासाठी अधिक मऊ बाह्य भागांची आवश्यकता आहे. मेटा-मटेरियल्समधील ऑक्सिटिक संरचना मऊ बाह्य भाग तयार करण्याचा एक आशादायक मार्ग आहे. या संरचनांमध्ये अद्वितीय यांत्रिक गुणधर्म असतात. अशा संरचना तयार करण्यासाठी ३डी प्रिंटिंग, विशेषतः फ्यूज्ड फिलामेंट फॅब्रिकेशन (FFF), मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (TPU) त्याच्या चांगल्या लवचिकतेमुळे FFF मध्ये सामान्यतः वापरले जाते. या अभ्यासाचा उद्देश शोर 95A TPU फिलामेंट वापरून FFF ३डी प्रिंटिंगद्वारे ह्युमनॉइड रोबोट एलिस III साठी एक मऊ बाह्य आवरण विकसित करणे आहे. > > या अभ्यासात ३डीपी ह्युमनॉइड रोबोट आर्म्स तयार करण्यासाठी ३डी प्रिंटरसोबत पांढऱ्या TPU फिलामेंटचा वापर करण्यात आला. रोबोट आर्मला मनगट आणि दंड या भागांमध्ये विभागण्यात आले. नमुन्यांवर वेगवेगळे नमुने (सॉलिड आणि री-एन्ट्रंट) आणि जाडी (१, २, आणि ४ मिमी) लागू करण्यात आली. प्रिंटिंगनंतर, यांत्रिक गुणधर्मांचे विश्लेषण करण्यासाठी बेंडिंग, टेन्साइल आणि कॉम्प्रेसिव्ह चाचण्या घेण्यात आल्या. निकालांवरून हे सिद्ध झाले की, री-एन्ट्रंट रचना बेंडिंग कर्व्हच्या दिशेने सहजपणे वाकते आणि तिला कमी ताणाची आवश्यकता असते. कॉम्प्रेसिव्ह चाचण्यांमध्ये, सॉलिड रचनेच्या तुलनेत री-एन्ट्रंट रचना भार सहन करण्यास सक्षम होती. > > तिन्ही जाडींचे विश्लेषण केल्यानंतर, हे सिद्ध झाले की २ मिमी जाडीच्या री-एन्ट्रंट रचनेत बेंडिंग, टेन्साइल आणि कॉम्प्रेसिव्ह गुणधर्मांच्या बाबतीत उत्कृष्ट वैशिष्ट्ये आहेत. त्यामुळे, ३डी-प्रिंटेड ह्युमनॉइड रोबोट आर्म तयार करण्यासाठी २ मिमी जाडीचा री-एन्ट्रंट पॅटर्न अधिक योग्य आहे. ४. **हे ३डी-प्रिंटेड टीपीयू “सॉफ्ट स्किन” पॅड्स रोबोट्सना कमी खर्चात, अत्यंत संवेदनशील स्पर्शज्ञान देतात** > इलिनॉय अर्बाना-शाम्पेन विद्यापीठातील संशोधकांनी रोबोट्सना मानवासारखे स्पर्शज्ञान देण्यासाठी एक कमी खर्चाचा मार्ग शोधून काढला आहे: ३डी-प्रिंटेड सॉफ्ट स्किन पॅड्स जे मेकॅनिकल प्रेशर सेन्सर म्हणूनही काम करतात. स्पर्शक्षम रोबोटिक सेन्सर्समध्ये सहसा इलेक्ट्रॉनिक्सची अत्यंत गुंतागुंतीची रचना असते आणि ते खूप महाग असतात, परंतु आम्ही दाखवून दिले आहे की कार्यात्मक आणि टिकाऊ पर्याय खूप कमी खर्चात बनवता येतात. शिवाय, हे फक्त ३डी प्रिंटरला रीप्रोग्राम करण्याचे काम असल्याने, हेच तंत्र वेगवेगळ्या रोबोटिक प्रणालींसाठी सहजपणे अनुकूलित केले जाऊ शकते. रोबोटिक हार्डवेअरमध्ये मोठे बल आणि टॉर्क असू शकतात, त्यामुळे जर ते थेट मानवांशी संवाद साधणार असेल किंवा मानवी वातावरणात वापरले जाणार असेल, तर ते खूप सुरक्षित बनवणे आवश्यक आहे. या संदर्भात सॉफ्ट स्किन महत्त्वाची भूमिका बजावेल अशी अपेक्षा आहे, कारण त्याचा उपयोग यांत्रिक सुरक्षा अनुपालन आणि स्पर्श संवेदन या दोन्हीसाठी केला जाऊ शकतो. टीमचा सेन्सर बाजारात सहज उपलब्ध असलेल्या Raise3D E2 ३डी प्रिंटरवर थर्मोप्लास्टिक युरेथेन (TPU) पासून प्रिंट केलेल्या पॅड्सचा वापर करून बनवला आहे. मऊ बाह्य थर एका पोकळ भागाला झाकतो आणि बाह्य थर दाबला गेल्यावर आतील हवेचा दाब त्यानुसार बदलतो — ज्यामुळे Teensy 4.0 मायक्रोकंट्रोलरला जोडलेला Honeywell ABP DANT 005 प्रेशर सेन्सर कंपन, स्पर्श आणि वाढणारा दाब ओळखू शकतो. कल्पना करा की तुम्हाला रुग्णालयाच्या वातावरणात मदत करण्यासाठी मऊ त्वचेचे रोबोट वापरायचे आहेत. त्यांना नियमितपणे निर्जंतुक करावे लागेल, किंवा त्यांची त्वचा नियमितपणे बदलावी लागेल. दोन्ही बाबतीत प्रचंड खर्च येतो. तथापि, ३डी प्रिंटिंग ही एक अतिशय विस्तारक्षम प्रक्रिया आहे, त्यामुळे अदलाबदल करण्यायोग्य भाग कमी खर्चात बनवता येतात आणि रोबोटच्या मुख्य भागावर सहजपणे बसवता व काढता येतात. ५. **सॉफ्ट रोबोटिक ॲक्ट्युएटर म्हणून टीपीयू न्यू-नेट्सचे ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग** > या शोधनिबंधात, थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (टीपीयू) च्या ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (एएम) प्रक्रियेचा, सॉफ्ट रोबोटिक घटक म्हणून त्याच्या उपयोगाच्या संदर्भात अभ्यास केला आहे. इतर लवचिक एएम सामग्रीच्या तुलनेत, टीपीयू ताकद आणि ताणाच्या बाबतीत उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म दर्शवते. सिलेक्टिव्ह लेझर सिंटरिंगद्वारे, न्यूमॅटिक बेंडिंग ॲक्ट्युएटर (न्यू-नेट्स) सॉफ्ट रोबोटिक केस स्टडी म्हणून ३डी प्रिंट केले जातात आणि अंतर्गत दाबामुळे होणाऱ्या विचलनाच्या संदर्भात त्यांचे प्रायोगिक मूल्यांकन केले जाते. ॲक्ट्युएटरच्या किमान भिंतीच्या जाडीनुसार हवा-बंदपणामुळे होणारी गळती दिसून येते. सॉफ्ट रोबोटिक्सच्या वर्तनाचे वर्णन करण्यासाठी, भौमितिक विरूपण मॉडेल्समध्ये हायपरइलास्टिक मटेरियलचे वर्णन समाविष्ट करणे आवश्यक आहे, जे उदाहरणार्थ, विश्लेषणात्मक किंवा संख्यात्मक असू शकतात. हा शोधनिबंध सॉफ्ट रोबोटिक ॲक्ट्युएटरच्या वाकण्याच्या वर्तनाचे वर्णन करण्यासाठी विविध मॉडेल्सचा अभ्यास करतो. ॲडिटिव्हली मॅन्युफॅक्चर्ड थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेनचे वर्णन करण्यासाठी हायपरइलास्टिक मटेरियल मॉडेलला पॅरामीटराइझ करण्याकरिता यांत्रिक मटेरियल चाचण्या लागू केल्या जातात. ॲक्ट्युएटरच्या विरूपणाचे वर्णन करण्यासाठी फायनाइट एलिमेंट मेथडवर आधारित संख्यात्मक सिम्युलेशनला पॅरामीटराइझ केले जाते आणि त्याची तुलना अशा ॲक्ट्युएटरसाठी अलीकडेच प्रकाशित झालेल्या विश्लेषणात्मक मॉडेलशी केली जाते. दोन्ही मॉडेल्सच्या अंदाजांची तुलना सॉफ्ट रोबोटिक ॲक्ट्युएटरच्या प्रायोगिक परिणामांशी केली जाते. विश्लेषणात्मक मॉडेलद्वारे मोठे विचलन प्राप्त होत असताना, संख्यात्मक सिम्युलेशन सरासरी ९° च्या विचलनासह वाकण्याच्या कोनाचा अंदाज वर्तवते, जरी संख्यात्मक सिम्युलेशनच्या गणनेसाठी लक्षणीयरीत्या जास्त वेळ लागतो. स्वयंचलित उत्पादन वातावरणात, सॉफ्ट रोबोटिक्स कठोर उत्पादन प्रणालींना चपळ आणि स्मार्ट मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये रूपांतरित करण्यास पूरक ठरू शकते.
पोस्ट करण्याची वेळ: २५ नोव्हेंबर २०२५