હ્યુમનોઇડ રોબોટ્સમાં TPU મટિરિયલનો ઉપયોગ

TPU (થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન)તેમાં લવચીકતા, સ્થિતિસ્થાપકતા અને ઘસારો પ્રતિકાર જેવા ઉત્કૃષ્ટ ગુણધર્મો છે, જેના કારણે તેનો ઉપયોગ હ્યુમનોઇડ રોબોટ્સના મુખ્ય ઘટકો જેમ કે બાહ્ય કવર, રોબોટિક હાથ અને સ્પર્શેન્દ્રિય સેન્સરમાં વ્યાપકપણે થાય છે. નીચે અધિકૃત શૈક્ષણિક પેપર્સ અને તકનીકી અહેવાલોમાંથી વર્ગીકૃત કરાયેલ વિગતવાર અંગ્રેજી સામગ્રી છે: 1. **એન્થ્રોપોમોર્ફિક રોબોટિક હાથનો ઉપયોગ કરીને ડિઝાઇન અને વિકાસTPU સામગ્રી** > **સારાંશ**: અહીં રજૂ કરાયેલ પેપર માનવરૂપી રોબોટિક હાથની જટિલતાને ઉકેલવા માટેનો અભિગમ ધરાવે છે. રોબોટિક્સ હવે સૌથી પ્રગતિશીલ ક્ષેત્ર છે અને હંમેશા માનવ જેવા કાર્ય અને વર્તનનું અનુકરણ કરવાનો હેતુ રહ્યો છે. માનવરૂપી હાથ માનવ જેવા કાર્યોનું અનુકરણ કરવાનો એક અભિગમ છે. આ પેપરમાં, 15 ડિગ્રી સ્વતંત્રતા અને 5 એક્ટ્યુએટર્સ સાથે માનવરૂપી હાથ વિકસાવવાનો વિચાર વિસ્તૃત કરવામાં આવ્યો છે તેમજ રોબોટિક હાથની યાંત્રિક ડિઝાઇન, નિયંત્રણ પ્રણાલી, રચના અને વિશિષ્ટતાઓની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. હાથ માનવરૂપી દેખાવ ધરાવે છે અને તે માનવ જેવા કાર્યો પણ કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પકડ અને હાથના હાવભાવનું પ્રતિનિધિત્વ. પરિણામો દર્શાવે છે કે હાથ એક ભાગ તરીકે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે અને તેને કોઈપણ પ્રકારની એસેમ્બલીની જરૂર નથી અને તે ઉત્તમ વજન ઉપાડવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે, કારણ કે તે લવચીક થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીનથી બનેલો છે.(TPU) સામગ્રી, અને તેની સ્થિતિસ્થાપકતા એ પણ સુનિશ્ચિત કરે છે કે હાથ મનુષ્યો સાથે પણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે સલામત છે. આ હાથનો ઉપયોગ હ્યુમનોઇડ રોબોટ તેમજ પ્રોસ્થેટિક હાથમાં થઈ શકે છે. મર્યાદિત સંખ્યામાં એક્ટ્યુએટર નિયંત્રણને સરળ અને હાથને હળવા બનાવે છે. 2. **ચાર-પરિમાણીય પ્રિન્ટિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સોફ્ટ રોબોટિક ગ્રિપર બનાવવા માટે થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન સપાટીમાં ફેરફાર** > ફંક્શનલ ગ્રેડિયન્ટ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગના વિકાસ માટેના માર્ગોમાંનો એક સોફ્ટ રોબોટિક ગ્રિપિંગ માટે ચાર-પરિમાણીય (4D) પ્રિન્ટેડ સ્ટ્રક્ચર્સનું નિર્માણ છે, જે સોફ્ટ હાઇડ્રોજેલ એક્ટ્યુએટર્સ સાથે ફ્યુઝ્ડ ડિપોઝિશન મોડેલિંગ 3D પ્રિન્ટિંગને જોડીને પ્રાપ્ત થાય છે. આ કાર્ય ઉર્જા-સ્વતંત્ર સોફ્ટ રોબોટિક ગ્રિપર બનાવવા માટે એક વૈચારિક અભિગમ પ્રસ્તાવિત કરે છે, જેમાં થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન (TPU) માંથી બનાવેલ સંશોધિત 3D પ્રિન્ટેડ હોલ્ડર સબસ્ટ્રેટ અને જિલેટીન હાઇડ્રોજેલ પર આધારિત એક્ટ્યુએટરનો સમાવેશ થાય છે, જે જટિલ યાંત્રિક બાંધકામોનો ઉપયોગ કર્યા વિના પ્રોગ્રામ કરેલ હાઇગ્રોસ્કોપિક વિકૃતિને મંજૂરી આપે છે. > > 20% જિલેટીન આધારિત હાઇડ્રોજેલનો ઉપયોગ માળખામાં સોફ્ટ રોબોટિક બાયોમિમેટિક કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે અને પ્રવાહી વાતાવરણમાં સોજો પ્રક્રિયાઓનો પ્રતિભાવ આપીને છાપેલ પદાર્થની બુદ્ધિશાળી ઉત્તેજના - પ્રતિભાવશીલ યાંત્રિક કાર્યક્ષમતા માટે જવાબદાર છે. 90 સેકન્ડ માટે આર્ગોન - ઓક્સિજન વાતાવરણમાં થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીનનું લક્ષિત સપાટી કાર્યાત્મકકરણ, 100 w ની શક્તિ અને 26.7 pa ના દબાણ પર, તેના માઇક્રોરિલીફમાં ફેરફારોને સરળ બનાવે છે, આમ તેની સપાટી પર સોજો જિલેટીનની સંલગ્નતા અને સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે. > > મેક્રોસ્કોપિક પાણીની અંદર સોફ્ટ રોબોટિક ગ્રિપિંગ માટે 4D પ્રિન્ટેડ બાયોકોમ્પેટીબલ કોમ્બ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવાની વાસ્તવિક વિભાવના બિન-આક્રમક સ્થાનિક ગ્રિપિંગ, નાની વસ્તુઓનું પરિવહન અને પાણીમાં સોજો આવવા પર બાયોએક્ટિવ પદાર્થો મુક્ત કરી શકે છે. તેથી પરિણામી ઉત્પાદનનો ઉપયોગ સ્વ-સંચાલિત બાયોમિમેટિક એક્ટ્યુએટર, એન્કેપ્સ્યુલેશન સિસ્ટમ અથવા સોફ્ટ રોબોટિક્સ તરીકે થઈ શકે છે. 3. **વિવિધ પેટર્ન અને જાડાઈ સાથે 3D-પ્રિન્ટેડ હ્યુમનોઇડ રોબોટ આર્મ માટે બાહ્ય ભાગોનું લાક્ષણિકતા** > હ્યુમનોઇડ રોબોટિક્સના વિકાસ સાથે, માનવ-રોબોટ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વધુ સારી બનાવવા માટે નરમ બાહ્ય ભાગોની જરૂર છે. મેટા-મટિરિયલ્સમાં ઓક્સેટિક માળખાં નરમ બાહ્ય ભાગો બનાવવાનો એક આશાસ્પદ માર્ગ છે. આ માળખાંમાં અનન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મો છે. 3D પ્રિન્ટિંગ, ખાસ કરીને ફ્યુઝ્ડ ફિલામેન્ટ ફેબ્રિકેશન (FFF), આવા માળખાં બનાવવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન (TPU) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે FFF માં થાય છે કારણ કે તેની સારી સ્થિતિસ્થાપકતા છે. આ અભ્યાસનો હેતુ શોર 95A TPU ફિલામેન્ટ સાથે FFF 3D પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ કરીને હ્યુમનોઇડ રોબોટ એલિસ III માટે નરમ બાહ્ય આવરણ વિકસાવવાનો છે. > > અભ્યાસમાં 3DP હ્યુમનોઇડ રોબોટ આર્મ બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટર સાથે સફેદ TPU ફિલામેન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. રોબોટ આર્મને ફોરઆર્મ અને ઉપલા હાથના ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવ્યો હતો. નમૂનાઓ પર વિવિધ પેટર્ન (સોલિડ અને રી-એન્ટ્રન્ટ) અને જાડાઈ (1, 2, અને 4 મીમી) લાગુ કરવામાં આવી હતી. છાપ્યા પછી, યાંત્રિક ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરવા માટે બેન્ડિંગ, ટેન્સાઇલ અને કોમ્પ્રેસિવ પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. પરિણામોએ પુષ્ટિ આપી કે રી-એન્ટ્રન્ટ સ્ટ્રક્ચર બેન્ડિંગ કર્વ તરફ સરળતાથી વાળી શકાય તેવું હતું અને તેને ઓછા તાણની જરૂર હતી. સંકુચિત પરીક્ષણોમાં, રી-એન્ટ્રન્ટ સ્ટ્રક્ચર ઘન માળખાની તુલનામાં ભારનો સામનો કરવા સક્ષમ હતું. > > ત્રણેય જાડાઈઓનું વિશ્લેષણ કર્યા પછી, પુષ્ટિ મળી કે 2 મીમી જાડાઈ સાથે રી-એન્ટ્રન્ટ સ્ટ્રક્ચરમાં બેન્ડિંગ, ટેન્સાઈલ અને કોમ્પ્રેસિવ ગુણધર્મોની દ્રષ્ટિએ ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ હતી. તેથી, 2 મીમી જાડાઈ સાથે રી-એન્ટ્રન્ટ પેટર્ન 3D-પ્રિન્ટેડ હ્યુમનૉઇડ રોબોટ આર્મ બનાવવા માટે વધુ યોગ્ય છે. 4. **આ 3D-પ્રિન્ટેડ TPU "સોફ્ટ સ્કિન" પેડ્સ રોબોટ્સને ઓછી કિંમતે, ખૂબ જ સંવેદનશીલ સ્પર્શની ભાવના આપે છે** > યુનિવર્સિટી ઓફ ઇલિનોઇસ અર્બાના - ચેમ્પેઇનના સંશોધકોએ રોબોટ્સને માનવ જેવી સ્પર્શની ભાવના આપવા માટે ઓછી કિંમતનો રસ્તો શોધી કાઢ્યો છે: 3D - પ્રિન્ટેડ સોફ્ટ સ્કિન પેડ્સ જે યાંત્રિક દબાણ સેન્સર તરીકે બમણા છે. > > સ્પર્શેન્દ્રિય રોબોટિક સેન્સરમાં સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ખૂબ જ જટિલ એરે હોય છે અને તે ખૂબ ખર્ચાળ હોય છે, પરંતુ અમે બતાવ્યું છે કે કાર્યાત્મક, ટકાઉ વિકલ્પો ખૂબ સસ્તામાં બનાવી શકાય છે. વધુમાં, કારણ કે તે ફક્ત 3D પ્રિન્ટરને ફરીથી પ્રોગ્રામ કરવાનો પ્રશ્ન છે, તેથી તે જ તકનીકને વિવિધ રોબોટિક સિસ્ટમો માટે સરળતાથી કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય છે. રોબોટિક હાર્ડવેરમાં મોટા બળ અને ટોર્કનો સમાવેશ થઈ શકે છે, તેથી જો તે સીધા માનવો સાથે સંપર્ક કરવા જઈ રહ્યું હોય અથવા માનવ વાતાવરણમાં ઉપયોગમાં લેવા જઈ રહ્યું હોય તો તેને એકદમ સલામત બનાવવાની જરૂર છે. એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે નરમ ત્વચા આ સંદર્ભમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે કારણ કે તેનો ઉપયોગ યાંત્રિક સલામતી પાલન અને સ્પર્શેન્દ્રિય સંવેદના બંને માટે થઈ શકે છે. > > ટીમનું સેન્સર થર્મોપ્લાસ્ટિક યુરેથેન (TPU) માંથી છાપેલા પેડ્સનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યું છે જે ઑફ-ધ-શેલ્ફ Raise3D E2 3D પ્રિન્ટર પર છે. નરમ બાહ્ય સ્તર એક હોલો ઇન્ફિલ વિભાગને આવરી લે છે, અને જેમ જેમ બાહ્ય સ્તર સંકુચિત થાય છે તેમ તેમ અંદરનું હવાનું દબાણ તે મુજબ બદલાય છે - જે હનીવેલ ABP DANT 005 પ્રેશર સેન્સરને Teensy 4.0 માઇક્રોકન્ટ્રોલર સાથે જોડાયેલ કંપન, સ્પર્શ અને વધતા દબાણને શોધવાની મંજૂરી આપે છે. કલ્પના કરો કે તમે હોસ્પિટલ સેટિંગમાં સહાય કરવા માટે નરમ-ચામડીવાળા રોબોટ્સનો ઉપયોગ કરવા માંગો છો. તેમને નિયમિતપણે સેનિટાઇઝ કરવાની જરૂર પડશે, અથવા ત્વચાને નિયમિતપણે બદલવાની જરૂર પડશે. કોઈપણ રીતે, તેમાં મોટો ખર્ચ થાય છે. જોકે, 3D પ્રિન્ટિંગ ખૂબ જ સ્કેલેબલ પ્રક્રિયા છે, તેથી વિનિમયક્ષમ ભાગો સસ્તામાં બનાવી શકાય છે અને રોબોટ બોડી પર અને બહાર સરળતાથી સ્નેપ કરી શકાય છે. 5. **TPU Pneu - નેટ્સનું સોફ્ટ રોબોટિક એક્ટ્યુએટર્સ તરીકે એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ** > આ પેપરમાં, થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીન (TPU) ના એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (AM) ની તપાસ સોફ્ટ રોબોટિક ઘટકો તરીકે તેના ઉપયોગના સંદર્ભમાં કરવામાં આવી છે. અન્ય સ્થિતિસ્થાપક AM સામગ્રીની તુલનામાં, TPU તાકાત અને તાણના સંદર્ભમાં શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. પસંદગીયુક્ત લેસર સિન્ટરિંગ દ્વારા, ન્યુમેટિક બેન્ડિંગ એક્ટ્યુએટર્સ (pneu - નેટ્સ) ને સોફ્ટ રોબોટિક કેસ સ્ટડી તરીકે 3D પ્રિન્ટ કરવામાં આવે છે અને આંતરિક દબાણ પર ડિફ્લેક્શનના સંદર્ભમાં પ્રાયોગિક રીતે મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે. હવાના ચુસ્તતાને કારણે લિકેજને એક્ટ્યુએટર્સની લઘુત્તમ દિવાલ જાડાઈના કાર્ય તરીકે જોવામાં આવે છે. > > સોફ્ટ રોબોટિક્સના વર્તનનું વર્ણન કરવા માટે, હાયપરઇલાસ્ટિક સામગ્રીના વર્ણનોને ભૌમિતિક વિકૃતિ મોડેલોમાં સમાવિષ્ટ કરવાની જરૂર છે જે - ઉદાહરણ તરીકે - વિશ્લેષણાત્મક અથવા સંખ્યાત્મક હોઈ શકે છે. આ પેપર સોફ્ટ રોબોટિક એક્ટ્યુએટરના બેન્ડિંગ વર્તનનું વર્ણન કરવા માટે વિવિધ મોડેલોનો અભ્યાસ કરે છે. યાંત્રિક સામગ્રી પરીક્ષણો હાઇપરઇલાસ્ટિક મટીરીયલ મોડેલને એડિટિવલી ઉત્પાદિત થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલીયુરેથીનનું વર્ણન કરવા માટે પરિમાણીય તત્વ પદ્ધતિ પર આધારિત સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને એક્ટ્યુએટરના વિકૃતિનું વર્ણન કરવામાં આવે છે અને આવા એક્ટ્યુએટર માટે તાજેતરમાં પ્રકાશિત થયેલા વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે. બંને મોડેલ આગાહીઓની તુલના સોફ્ટ રોબોટિક એક્ટ્યુએટરના પ્રાયોગિક પરિણામો સાથે કરવામાં આવે છે. જ્યારે વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ દ્વારા મોટા વિચલનો પ્રાપ્ત થાય છે, ત્યારે સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન 9° ના સરેરાશ વિચલનો સાથે બેન્ડિંગ એંગલની આગાહી કરે છે, જોકે સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન ગણતરી માટે નોંધપાત્ર રીતે વધુ સમય લે છે. સ્વચાલિત ઉત્પાદન વાતાવરણમાં, સોફ્ટ રોબોટિક્સ કઠોર ઉત્પાદન પ્રણાલીઓના ચપળ અને સ્માર્ટ ઉત્પાદન તરફ પરિવર્તનને પૂરક બનાવી શકે છે.