Xương sống siêu bền của Robot hình người: Hợp kim titan

Với sự ra mắt của các sản phẩm như Tesla Optimus Gen3, Huawei Kuafu và UBtech Walker X, ngành công nghiệp này đã bước sang một giai đoạn mới. Robot hình người có yêu cầu cực kỳ cao về khả năng di chuyển, độ bền và độ ổn định, và kim loại truyền thống khó có thể đáp ứng được những yêu cầu đó.Hợp kim titanđã mở rộng ứng dụng của họ từ ngành hàng không vũ trụ sang robot hình người, trở thành vật liệu "khung" quan trọng quyết định độ chính xác chuyển động, khả năng chịu tải và tuổi thọ của robot.

 

 

Cốt lõi của thiết kế robot hình người là đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất-giống con người và hiệu suất cao: chuyển động linh hoạt, độ chắc chắn và độ tin cậy cũng như thiết kế nhẹ để giảm tải động cơ và cải thiện độ bền.

 

Cường độ riêng cao

Độ bền của nó gần bằng thép, trong khi mật độ của nó chỉ bằng 60% thép. Ví dụ, UBtech Walker X sử dụng khung hợp kim titan với tổng trọng lượng chỉ 55kg; nếu sử dụng thép thay thế, trọng lượng sẽ vượt quá 80kg, dẫn đến độ linh hoạt giảm đáng kể.

 

Chống mỏi và ăn mòn

Hợp kim titan có thể chịu được hàng chục nghìn vòng quay tần số cao của khớp, với tuổi thọ mỏi gấp ba lần so với thép không gỉ, đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài. Chúng cũng có tính năng chống ăn mòn tuyệt vời, khiến chúng phù hợp với môi trường phức tạp.

 

Khả năng tương thích sinh học tốt

Chúng không-chống lại các mô của con người, khiến chúng phù hợp với các tình huống tương tác với máy móc-của con người chẳng hạn như robot phục hồi chức năng y tế và bộ xương ngoài, đồng thời đóng vai trò là vật liệu chính để hiện thực hóa sự cộng sinh của máy-con người.

 

Khả năng tương thích quy trình mạnh mẽ

Hợp kim titan có thể được chế tạo thành các bộ phận cấu trúc phức tạp thông qua in 3D, ép phun kim loại và các quy trình khác. Hơn nữa, chúng không có-từ tính và sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến và hệ thống điều khiển.

 

Các bộ phận hợp kim titan trong robot huamoid

 

 

Tải-Khung ổ trục và các khớp lõi

Khung{0}}chịu tải và khớp lõi là những ứng dụng cốt lõi nhất của hợp kim titan, trực tiếp xác định khả năng chịu tải và tính linh hoạt khi di chuyển của rô-bốt hình người. Các bộ phận như cột sống, hông và đầu gối của robot cần phải đáp ứng đồng thời yêu cầu về độ bền cao, độ dẻo dai cao và trọng lượng nhẹ nên hợp kim titan là lựa chọn vật liệu tối ưu.

 

Tesla Optimus Gen3 sử dụng cột sống bằng hợp kim titan được hình thành tích hợp bằng in 3D, với độ bền tăng 20% ​​so với cấu trúc truyền thống; khớp hông và khớp gối của nó sử dụng bánh răng hợp kim Ti-6Al-4V và cấu trúc rỗng, giúp giảm 40% trọng lượng cho một khớp duy nhất và tuổi thọ mỏi gấp ba lần so với thép không gỉ truyền thống.

 

Linh kiện truyền động và truyền động chính xác

Trong các bộ phận truyền động và truyền động chính xác của robot, hợp kim titan có thể cải thiện đáng kể độ chính xác và độ bền của chuyển động

Về mặt tác động cuối, bàn tay sinh học của Festo đến từ Đức sử dụng lá titan 0,1mm để đóng gói các cảm biến xúc giác, mang lại hiệu quả che chắn điện từ tuyệt vời và mỏng hơn 30% so với lá hợp kim nhôm; mảng cảm biến áp suất linh hoạt dựa trên titan- do Viện Tự động hóa Thẩm Dương thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phát triển có độ phân giải 5μm và đã được áp dụng cho mô-đun xúc giác đầu ngón tay của Xiaomi CyberOne, cho phép nắm bắt chính xác.

 

Dựa vào quy trình MIM, hợp kim titan có thể được sử dụng để sản xuất các bánh răng siêu nhỏ có đường kính dưới 20 mm, thích ứng với cấu trúc phức tạp của những bàn tay khéo léo, thực hiện chuyển động tự do nhiều-bậc{2}}-tự do trong không gian hẹp, đồng thời cân bằng giữa thiết kế gọn nhẹ và tính linh hoạt cao.

 

Chuyển thể kịch bản đặc biệt

Đối với các bộ phận tiếp xúc lâu dài với cơ thể con người, chẳng hạn như cánh tay vận hành của robot phục hồi chức năng y tế và ống đỡ động mạch cấy ghép, các hợp kim titan đặc biệt như Ti6Al7Nb sẽ được sử dụng.

 

Hợp kim palladium titan Gr7-có khả năng chống ăn mòn bằng cách khử môi trường axit, khiến hợp kim này phù hợp với các robot hóa học đặc biệt;

Ti5Al2.5Sn có hiệu suất-ở nhiệt độ thấp vượt trội, duy trì độ bền ngay cả ở -253 độ . Robot bốn chân cực TX3 của Titanobotics đến từ Na Uy sử dụng khung hợp kim titan này và có thể thực hiện giám sát sông băng liên tục trong 72 giờ ở -58 độ ở Greenland.

 

 

-mục đích chung Ti6Al4V (Gr5): Nó đạt được sự cân bằng tối ưu giữa độ bền và chi phí, với các quy trình rèn, gia công và in 3D hoàn thiện, đồng thời được sử dụng trong hầu hết các thành phần chịu tải lõi.

 

Ti6Al4V ELI (Gr5 xen kẽ cực thấp): Với hàm lượng tạp chất thấp hơn, độ bền va đập của nó tăng thêm 30% ở -40 độ, khiến nó phù hợp với các tình huống có nhiệt độ-biển thấp-thấp, độ mỏi-cao và tác động cao chẳng hạn như các thanh uốn cong điều hòa và bộ kẹp của robot y tế.

 

cường độ-cao Ti10V2Fe3Al: Được thiết kế cho các tình huống-tải trọng cao và mô-men xoắn-cao, nó được sử dụng trong các bánh răng truyền động chính xác của rô-bốt và các khớp nối chịu tải-ở chân của rô-bốt-hạng nặng.

 

Hợp kim titan-có độ đàn hồi cao và mô đun-thấp (ví dụ: TiNbTa, Ti24Nb4Zr8Sn): Mô đun đàn hồi của chúng gần với mô đun đàn hồi của xương người hơn, có tính linh hoạt và khả năng tương thích sinh học vượt trội. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các khớp sinh học, bộ truyền động linh hoạt và các bộ phận cấu trúc của robot đeo được, có thể giảm tác động và cải thiện khả năng tuân thủ chuyển động.

 

 

RTập đoàn uihang chủ yếu sản xuất nguyên liệu thô cho quá trình sản xuất chính xác của bạn. Để biết thêm chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com