Materiales avanzados para robots humanoides

Materiales avanzados para robots humanoides: una visión general completa

Los robots humanoides requieren una amplia gama de materiales de alto rendimiento para lograr una funcionalidad, durabilidad y eficiencia óptimas. A continuación, se presenta un análisis detallado de los materiales clave utilizados en diversos sistemas robóticos, junto con sus aplicaciones y beneficios.

1. Componentes estructurales

Poliéter éter cetona (PEEK)
Con excepcionales propiedades mecánicas y resistencia al calor, el PEEK es la opción ideal para cojinetes de unión y componentes de articulación. Por ejemplo, el PEEK de Tesla...Optimus Gen2Se utilizó PEEK para reducir el peso10 kilosmientras aumenta la velocidad al caminar30%.

Sulfuro de polifenileno (PPS)
Conocido por su excelente estabilidad dimensional y resistencia química, el PPS se utiliza ampliamente en engranajes, cojinetes y piezas de transmisión.Rodamientos PPS de Suzhou Napupérdida de energía articular reducida por25%, mientrasMaterial PPS de Nanjing Julongcontribuyó a una reducción general del peso20-30%en sistemas robóticos.

2. Materiales del sistema de movimiento

Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP)
Debido a su alta relación resistencia-peso, el CFRP domina en las estructuras de brazos y piernas robóticos.Atlas de Boston Dynamicsemplea CFRP en sus piernas para realizar saltos de alta dificultad, mientras queEl andador de UnitreeMejora la estabilidad con carcasa de CFRP.

Fibra de polietileno de peso molecular ultraalto (UHMW-PE)
Con7-10 veces la resistencia del aceroy sólo1/8 del pesoUHMW-PE es el material preferido para manos robóticas impulsadas por tendones.Fibras UHMW-PE de Nanshan ZhishangSe han aplicado con éxito en múltiples sistemas de manos robóticas.

3. Electrónica y sistemas de detección

Polímero de cristal líquido (LCP)
Gracias a sus propiedades dieléctricas superiores y estabilidad dimensional, el LCP se utiliza en conectores de señales de alta frecuencia y componentes electrónicos de precisión, como se ve enH1 de Unitree.

Películas de polidimetilsiloxano (PDMS) y poliimida (PI)
Estos materiales forman el núcleo depiel electrónica (e-skin).Sensores flexibles basados ​​en PDMS de Hanwei Technologylograr una sensibilidad ultraalta (detección hasta0,1 kPa), mientrasuSkin de XELA RoboticsUtiliza películas PI para la percepción ambiental multimodal.

4. Componentes exteriores y funcionales

Poliamida (PA, nailon)
Con excelente maquinabilidad y resistencia mecánica, el PA se utiliza enNeo Gamma de 1X TechnologiesExterior de nailon tejido del robot.

Plástico de ingeniería PC-ABS
Debido a su moldeabilidad superior, el PC-ABS es el material principal paraLa carcasa del robot NAO de SoftBank.

Elastómero termoplástico (TPE)
Al combinar la elasticidad similar al caucho con la procesabilidad del plástico, el TPE es ideal paraAmortiguación de la piel y las articulaciones de inspiración biológicaSe espera que se utilice en la próxima generación.Las articulaciones flexibles del robot Atlas.

Perspectivas futuras

A medida que avanza la robótica humanoide, la innovación material desempeñará un papel fundamental en la mejoradurabilidad, eficiencia energética y adaptabilidad similar a la humanaMateriales emergentes comopolímeros autorreparables, aleaciones con memoria de forma y compuestos basados ​​en grafenoPodría revolucionar aún más el diseño robótico.