ह्यूमनॉइड रोबोट में टीपीयू सामग्री का अनुप्रयोग

टीपीयू (थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन)इसमें लचीलापन, प्रत्यास्थता और घिसाव प्रतिरोध जैसे उत्कृष्ट गुण हैं, जिसके कारण इसका उपयोग मानवरूपी रोबोटों के प्रमुख घटकों जैसे बाहरी आवरण, रोबोटिक हाथ और स्पर्श संवेदकों में व्यापक रूप से किया जाता है। नीचे आधिकारिक अकादमिक शोध पत्रों और तकनीकी रिपोर्टों से संकलित विस्तृत अंग्रेजी सामग्री दी गई है: 1. **मानवरूपी रोबोटिक हाथ का डिज़ाइन और विकासटीपीयू सामग्रीसारांश: प्रस्तुत शोधपत्र मानवाकार रोबोटिक हाथ की जटिलता को हल करने का प्रयास करता है। रोबोटिक्स आज सबसे तेजी से विकसित हो रहा क्षेत्र है और हमेशा से ही मानव जैसी क्रियाओं और व्यवहारों की नकल करने का प्रयास रहा है। मानवाकार हाथ मानव जैसी क्रियाओं की नकल करने के तरीकों में से एक है। इस शोधपत्र में, 15 डिग्री स्वतंत्रता और 5 एक्चुएटर्स वाले मानवाकार हाथ के विकास के विचार को विस्तार से समझाया गया है, साथ ही रोबोटिक हाथ के यांत्रिक डिजाइन, नियंत्रण प्रणाली, संरचना और विशेषताओं पर चर्चा की गई है। हाथ का स्वरूप मानवाकार है और यह मानव जैसी क्रियाएं भी कर सकता है, उदाहरण के लिए, पकड़ना और हाथ के हावभाव का प्रदर्शन। परिणामों से पता चलता है कि हाथ को एक भाग के रूप में डिजाइन किया गया है और इसे किसी भी प्रकार की असेंबली की आवश्यकता नहीं है, और लचीले थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन से बने होने के कारण यह उत्कृष्ट भार उठाने की क्षमता प्रदर्शित करता है।(टीपीयू) सामग्रीऔर इसकी लोच यह भी सुनिश्चित करती है कि यह हाथ मनुष्यों के साथ बातचीत के लिए भी सुरक्षित है। इस हाथ का उपयोग ह्यूमनॉइड रोबोट के साथ-साथ कृत्रिम हाथ के रूप में भी किया जा सकता है। सीमित संख्या में एक्चुएटर्स नियंत्रण को सरल और हाथ को हल्का बनाते हैं। 2. **चार-आयामी मुद्रण विधि का उपयोग करके एक नरम रोबोटिक ग्रिपर बनाने के लिए थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन सतह का संशोधन** > कार्यात्मक ग्रेडिएंट एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के विकास के लिए एक मार्ग नरम रोबोटिक ग्रिपिंग के लिए चार-आयामी (4D) मुद्रित संरचनाओं का निर्माण है, जो फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग 3D प्रिंटिंग को नरम हाइड्रोजेल एक्चुएटर्स के साथ मिलाकर प्राप्त किया जाता है। यह कार्य एक ऊर्जा-स्वतंत्र नरम रोबोटिक ग्रिपर बनाने के लिए एक वैचारिक दृष्टिकोण प्रस्तावित करता है, जिसमें थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (टीपीयू) से बने एक संशोधित 3D मुद्रित धारक सब्सट्रेट और जिलेटिन हाइड्रोजेल पर आधारित एक्चुएटर शामिल है, जो जटिल यांत्रिक संरचनाओं का उपयोग किए बिना प्रोग्राम किए गए हाइग्रोस्कोपिक विरूपण की अनुमति देता है। 20% जिलेटिन आधारित हाइड्रोजेल का उपयोग संरचना को कोमल रोबोटिक बायोमिमेटिक कार्यक्षमता प्रदान करता है और तरल वातावरण में सूजन प्रक्रियाओं के प्रति प्रतिक्रिया करके मुद्रित वस्तु की बुद्धिमान उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील यांत्रिक कार्यक्षमता के लिए जिम्मेदार है। 100 वाट की शक्ति और 26.7 पा. के दबाव पर 90 सेकंड के लिए आर्गन-ऑक्सीजन वातावरण में थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन के लक्षित सतह कार्यात्मीकरण से इसकी सूक्ष्म सतह में परिवर्तन होता है, जिससे इसकी सतह पर फूले हुए जिलेटिन का आसंजन और स्थिरता बेहतर होती है। वृहद जलमग्न कोमल रोबोटिक पकड़ के लिए 4डी मुद्रित जैव-संगत कंघी संरचनाओं के निर्माण की साकार अवधारणा गैर-आक्रामक स्थानीय पकड़ प्रदान कर सकती है, छोटी वस्तुओं का परिवहन कर सकती है और पानी में फूलने पर जैव-सक्रिय पदार्थों को मुक्त कर सकती है। इसलिए, परिणामी उत्पाद का उपयोग स्व-संचालित बायोमिमेटिक एक्चुएटर, एक एनकैप्सुलेशन सिस्टम या सॉफ्ट रोबोटिक्स के रूप में किया जा सकता है। 3. **विभिन्न पैटर्न और मोटाई वाले 3डी-प्रिंटेड ह्यूमनॉइड रोबोट आर्म के बाहरी भागों का लक्षण वर्णन** > ह्यूमनॉइड रोबोटिक्स के विकास के साथ, बेहतर मानव-रोबोट अंतःक्रिया के लिए नरम बाहरी भागों की आवश्यकता होती है। मेटा-मटेरियल में ऑक्सेटिक संरचनाएं नरम बाहरी भाग बनाने का एक आशाजनक तरीका हैं। इन संरचनाओं में अद्वितीय यांत्रिक गुण होते हैं। 3डी प्रिंटिंग, विशेष रूप से फ्यूज्ड फिलामेंट फैब्रिकेशन (FFF), ऐसी संरचनाओं के निर्माण के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (TPU) अपनी अच्छी लोच के कारण FFF में आमतौर पर उपयोग किया जाता है। इस अध्ययन का उद्देश्य शोर 95A TPU फिलामेंट के साथ FFF 3डी प्रिंटिंग का उपयोग करके ह्यूमनॉइड रोबोट एलिस III के लिए एक नरम बाहरी आवरण विकसित करना है। > > इस अध्ययन में 3डी प्रिंटर के साथ सफेद TPU फिलामेंट का उपयोग करके 3डी-प्रिंटेड ह्यूमनॉइड रोबोट आर्म का निर्माण किया गया। रोबोट आर्म को अग्रभाग और ऊपरी भुजा भागों में विभाजित किया गया था। नमूनों पर विभिन्न पैटर्न (ठोस और पुनरावर्ती) और मोटाई (1, 2 और 4 मिमी) लागू की गईं। मुद्रण के बाद, यांत्रिक गुणों का विश्लेषण करने के लिए बेंडिंग, तन्यता और संपीडन परीक्षण किए गए। परिणामों से पुष्टि हुई कि री-एंट्रेंट संरचना बेंडिंग वक्र की ओर आसानी से मुड़ सकती है और कम तनाव की आवश्यकता होती है। संपीडन परीक्षणों में, री-एंट्रेंट संरचना ठोस संरचना की तुलना में भार सहन करने में सक्षम थी। तीनों मोटाई का विश्लेषण करने के बाद, यह पुष्टि हुई कि 2 मिमी मोटाई वाली री-एंट्रेंट संरचना में बेंडिंग, तन्यता और संपीडन गुणों के मामले में उत्कृष्ट विशेषताएं हैं। इसलिए, 2 मिमी मोटाई वाला री-एंट्रेंट पैटर्न 3डी-प्रिंटेड ह्यूमनॉइड रोबोट आर्म के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त है। 4. **ये 3डी-प्रिंटेड टीपीयू "सॉफ्ट स्किन" पैड रोबोट को कम लागत में, अत्यधिक संवेदनशील स्पर्श की अनुभूति प्रदान करते हैं** इलिनोइस अर्बाना-शैंपेन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने रोबोट को मानव जैसी स्पर्श की अनुभूति देने का एक कम लागत वाला तरीका खोजा है: 3डी-प्रिंटेड सॉफ्ट स्किन पैड जो यांत्रिक दबाव सेंसर के रूप में भी काम करते हैं। स्पर्शनीय रोबोटिक सेंसरों में आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक्स की बहुत जटिल श्रृंखलाएँ होती हैं और ये काफी महंगे होते हैं, लेकिन हमने दिखाया है कि कार्यात्मक, टिकाऊ विकल्प बहुत कम लागत में बनाए जा सकते हैं। इसके अलावा, चूंकि यह केवल एक 3D प्रिंटर को रीप्रोग्राम करने का मामला है, इसलिए इसी तकनीक को विभिन्न रोबोटिक प्रणालियों के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है। रोबोटिक हार्डवेयर में बड़े बल और टॉर्क शामिल हो सकते हैं, इसलिए यदि इसे सीधे मनुष्यों के साथ संपर्क करना है या मानव वातावरण में उपयोग किया जाना है तो इसे काफी सुरक्षित बनाना आवश्यक है। यह उम्मीद की जाती है कि इस संबंध में कोमल त्वचा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी क्योंकि इसका उपयोग यांत्रिक सुरक्षा अनुपालन और स्पर्शनीय संवेदन दोनों के लिए किया जा सकता है। टीम का सेंसर एक ऑफ-द-शेल्फ Raise3D E2 3D प्रिंटर पर थर्मोप्लास्टिक यूरेथेन (TPU) से मुद्रित पैड का उपयोग करके बनाया गया है। नरम बाहरी परत एक खोखले भरे हुए भाग को ढकती है, और जैसे ही बाहरी परत को दबाया जाता है, अंदर का वायु दाब तदनुसार बदल जाता है - जिससे हनीवेल एबीपी डेंट 005 प्रेशर सेंसर, जो टीन्सी 4.0 माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा है, कंपन, स्पर्श और बढ़ते दबाव का पता लगा सकता है। कल्पना कीजिए कि आप अस्पताल में सहायता के लिए नरम त्वचा वाले रोबोट का उपयोग करना चाहते हैं। उन्हें नियमित रूप से कीटाणुरहित करने की आवश्यकता होगी, या त्वचा को नियमित रूप से बदलने की आवश्यकता होगी। दोनों ही तरीकों से, लागत बहुत अधिक होगी। हालांकि, 3डी प्रिंटिंग एक बहुत ही स्केलेबल प्रक्रिया है, इसलिए विनिमेय भागों को कम लागत में बनाया जा सकता है और रोबोट के शरीर पर आसानी से लगाया और हटाया जा सकता है। 5. **नरम रोबोटिक एक्चुएटर्स के रूप में टीपीयू न्यू-नेट का एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग** > इस पेपर में, नरम रोबोटिक घटकों के रूप में इसके अनुप्रयोग के संदर्भ में थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन (टीपीयू) के एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) की जांच की गई है। अन्य लोचदार एएम सामग्रियों की तुलना में, टीपीयू ताकत और तनाव के संबंध में बेहतर यांत्रिक गुण प्रदर्शित करता है। चयनात्मक लेजर सिंटरिंग द्वारा, वायवीय बेंडिंग एक्चुएटर्स (न्यू-नेट) को सॉफ्ट रोबोटिक केस स्टडी के रूप में 3D प्रिंट किया जाता है और आंतरिक दबाव पर विक्षेपण के संबंध में प्रयोगात्मक रूप से मूल्यांकन किया जाता है। वायु जकड़न के कारण रिसाव को एक्चुएटर्स की न्यूनतम दीवार मोटाई के फलन के रूप में देखा गया है। सॉफ्ट रोबोटिक्स के व्यवहार का वर्णन करने के लिए, ज्यामितीय विरूपण मॉडल में हाइपरइलास्टिक सामग्री विवरण को शामिल करना आवश्यक है, जो उदाहरण के लिए विश्लेषणात्मक या संख्यात्मक हो सकते हैं। यह शोधपत्र सॉफ्ट रोबोटिक एक्चुएटर के बेंडिंग व्यवहार का वर्णन करने के लिए विभिन्न मॉडलों का अध्ययन करता है। एडिटिवली निर्मित थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन का वर्णन करने के लिए एक हाइपरइलास्टिक सामग्री मॉडल को पैरामीटराइज़ करने के लिए यांत्रिक सामग्री परीक्षण लागू किए जाते हैं। परिमित तत्व विधि पर आधारित एक संख्यात्मक सिमुलेशन को एक्चुएटर के विरूपण का वर्णन करने के लिए पैरामीटराइज़ किया जाता है और ऐसे एक्चुएटर के लिए हाल ही में प्रकाशित विश्लेषणात्मक मॉडल से तुलना की जाती है। दोनों मॉडल भविष्यवाणियों की तुलना सॉफ्ट रोबोटिक एक्चुएटर के प्रयोगात्मक परिणामों से की जाती है। विश्लेषणात्मक मॉडल द्वारा अधिक विचलन प्राप्त किए जाते हैं, जबकि संख्यात्मक सिमुलेशन 9° के औसत विचलन के साथ झुकाव कोण का अनुमान लगाता है, हालांकि संख्यात्मक सिमुलेशन की गणना में काफी अधिक समय लगता है। स्वचालित उत्पादन वातावरण में, सॉफ्ट रोबोटिक्स कठोर उत्पादन प्रणालियों को चुस्त और स्मार्ट विनिर्माण की ओर बदलने में सहायक हो सकता है।