Ultra{0}}trdna hrbtenica humanoidnih robotov: titanove zlitine

Z lansiranjem izdelkov, kot so Tesla Optimus Gen3, Huawei Kuafu in UBtech Walker X, je industrija zakorakala v novo fazo. Humanoidni roboti imajo izjemno visoke zahteve glede gibanja, vzdržljivosti in stabilnosti, tradicionalne kovine pa takšnim zahtevam težko zadostijo.Titanove zlitinerazširili svoje aplikacije iz vesoljske industrije na humanoidne robote in tako postali ključni "skeletni" material, ki določa natančnost gibanja, nosilnost in življenjsko dobo robotov.

 

 

Bistvo zasnove humanoidnega robota je najti ravnovesje med-človeško podobno zmogljivostjo in visoko zmogljivostjo: prožno gibanje, trdnost in zanesljivost ter lahka zasnova za zmanjšanje obremenitve motorja in izboljšanje vzdržljivosti.

 

Visoka specifična trdnost

Njegova trdnost je blizu trdnosti jekla, medtem ko je njegova gostota le 60 % jekla. Na primer, UBtech Walker X ima okvir iz titanove zlitine s skupno težo samo 55 kg; če bi namesto tega uporabili jeklo, bi teža presegla 80 kg, kar bi povzročilo znatno zmanjšanje prožnosti.

 

Odpornost proti utrujenosti in koroziji

Titanove zlitine lahko prenesejo več deset tisoč-visokofrekvenčnih vrtljajev spojev, njihova življenjska doba pa je trikrat večja kot pri nerjavnem jeklu, kar zagotavlja stabilno dolgoročno-delovanje. Imajo tudi odlično odpornost proti koroziji, zaradi česar so primerni za kompleksna okolja.

 

Dobra biokompatibilnost

Niso{0}}odbojni za človeška tkiva, zaradi česar so primerni za scenarije interakcije človek-stroj, kot so roboti za medicinsko rehabilitacijo in eksoskeleti, in služijo kot ključni material za uresničitev simbioze človek-stroj.

 

Močna procesna združljivost

Titanove zlitine je mogoče izdelati v kompleksne strukturne dele s 3D-tiskanjem, brizganjem kovin in drugimi postopki. Poleg tega niso-magnetni in ne bodo motili natančnosti senzorjev in nadzornih sistemov.

 

Deli iz titanove zlitine v huamoidnih robotih

 

 

Nosilni-ogrodje in jedrni spoji

No-nosilni okvirji in jedrni spoji so najpomembnejši scenariji uporabe titanovih zlitin, ki neposredno določajo nosilnost in fleksibilnost gibanja humanoidnih robotov. Deli, kot so robotova hrbtenica, boki in kolena, morajo izpolnjevati zahteve visoke trdnosti, visoke žilavosti in hkrati lahkega, zaradi česar so titanove zlitine optimalna izbira materiala.

 

Tesla Optimus Gen3 uporablja hrbtenico iz titanove zlitine, ki je bila v celoti oblikovana s 3D-tiskanjem, njena moč pa se je v primerjavi s tradicionalnimi strukturami povečala za 20 %; njegovi kolčni in kolenski sklepi uporabljajo zobnike in votle strukture iz zlitine Ti-6Al-4V, s čimer dosežejo 40-odstotno zmanjšanje teže za en sam sklep in trikrat večjo življenjsko dobo kot pri tradicionalnem nerjavnem jeklu.

 

Natančne komponente prenosa in aktiviranja

Titanove zlitine lahko v natančnih prenosnih in aktivacijskih komponentah robotov bistveno izboljšajo natančnost gibanja in vzdržljivost

Kar zadeva končne efektorje, Festo bionic hand iz Nemčije uporablja 0,1 mm titanovo folijo za pakiranje taktilnih senzorjev, ki ponuja odličen učinek elektromagnetne zaščite in je 30 % tanjša od folij iz aluminijevih zlitin; niz-prilagodljivega tlačnega senzorja na osnovi titana, ki ga je razvil Inštitut za avtomatizacijo Shenyang Kitajske akademije znanosti, ima ločljivost 5 μm in je bil uporabljen na taktilnem modulu Xiaomi CyberOne s konico prsta, kar omogoča natančno prijemanje.

 

Na podlagi postopka MIM je mogoče titanove zlitine uporabiti za izdelavo mikro zobnikov s premerom manj kot 20 mm, ki se prilagajajo kompleksni strukturi spretnih rok, uresničujejo več-stopenj--prostosti gibanja v ozkih prostorih ter uravnotežijo lahko zasnovo in visoko prilagodljivost.

 

Posebna prilagoditev scenarija

Za sestavne dele, ki so v -dolgotrajnem stiku s človeškim telesom, kot so operacijske roke robotov za medicinsko rehabilitacijo in stenti za vsaditev sklepov, se uporabljajo posebne titanove zlitine, kot je Ti6Al7Nb.

 

Gr7 titan-paladijeva zlitina je odporna proti koroziji z zmanjšanjem kislih medijev, zaradi česar je primerna za posebne kemične robote;

Ti5Al2.5Sn ima izjemno zmogljivost pri nizkih-temperaturah, saj ohranja žilavost tudi pri -253 stopinjah. Polarni štirinožni robot TX3 podjetja Titanobotics iz Norveške uporablja ta okvir iz titanove zlitine in lahko izvaja neprekinjeno spremljanje ledenika 72 ur pri -58 stopinjah na Grenlandiji.

 

 

Ti6Al4V (Gr5) za-splošno uporabo: Doseže optimalno ravnovesje med trdnostjo in ceno z zrelimi postopki 3D-tiskanja, strojne obdelave in kovanja ter se uporablja v večini nosilnih-komponent jedra.

 

Ti6Al4V ELI (izjemno nizek intersticijski Gr5): Z nižjo vsebnostjo nečistoč se njegova udarna žilavost poveča za 30 % pri -40 stopinjah, zaradi česar je primeren za globoko-morsko nizko-temperaturo, visoko-utrujenost in močne udarce, kot so harmonični upogibni zvoji in prijemala medicinskih robotov.

 

Visok{0}}trdni Ti10V2Fe3Al: Zasnovan za scenarije visoke-obremenitve in visokega{1}}navora, se uporablja v natančnih menjalnikih robotov in-nosilnih sklepih nog težkih-robotov.

 

Titanove zlitine z visoko-elastičnostjo in nizkim{1}}modulom (npr. TiNbTa, Ti24Nb4Zr8Sn): Njihov modul elastičnosti je bližje modulu elastičnosti človeških kosti, z izjemno prožnostjo in biokompatibilnostjo. Večinoma se uporabljajo v bioničnih sklepih, fleksibilnih aktuatorjih in strukturnih komponentah nosljivih robotov, ki lahko zmanjšajo vpliv in izboljšajo skladnost gibanja.

 

 

RSkupina uihang proizvaja predvsem surovine za vašo natančno proizvodnjo. Za več podrobnosti nas kontaktirajte na e-pošto:Sam.Rui@bjrh-titanium.com