Elementy rdzenia robota humanoidalnego: wybór materiałów ze stopów tytanu

Różne gatunki stopów tytanu różnią się wydajnością, obrabialnością i scenariuszami zastosowań i mogą precyzyjnie spełniać wymagania podstawowych komponentów robotów humanoidalnych, co stanowi klucz do ich lekkiej konstrukcji, wysokiej niezawodności i-masowej produkcji na dużą skalę. Podstawowe elementy robotów humanoidalnych mają znacząco różne wymagania materiałowe, a czysty tytan oraz stopy tytanu typu, -typu i typu + - wykazują wyraźną kompatybilność z różnymi komponentami.

I. + stopy tytanu

+ stopy tytanu łączą w sobie wytrzymałość, plastyczność i odporność-w wysokich temperaturach, a ich właściwości można regulować poprzez obróbkę cieplną. Są to najczęściej stosowane typy głównych komponentów robotów humanoidalnych, reprezentowane przez Gr5 i jego pochodne gatunki.

Gr5 (Ti6Al4V)ma wytrzymałość na rozciąganie 900–1100 MPa przy zrównoważonej wydajności i koszcie i jest powszechnie stosowany w-wytrzymałych elementach złączy i szkieletach nośnych-. Atlas V11 firmy Boston Dynamics wykorzystuje ten stop do produkcji ram podtrzymujących kręgosłup, co znacznie poprawia stabilność korpusu robota.

Gr5 ELI charakteryzuje się lepszą plastycznością i biokompatybilnością, dzięki czemu nadaje się do elementów interakcji człowieka-robota. Zręczne stawy dłoni Walkera X firmy UBTECH wykorzystują ten gatunek i przeszły 2 miliony testów cyklicznych.

Ti6Al2Sn4Zr2Mo charakteryzuje się doskonałą wydajnością w-temperaturach i można go stosować do-komponentów generujących ciepło, takich jak obudowy modułów połączeniowych, zapewniając ochronę elektronicznych części sterujących.

II. Stopy tytanu
stopy tytanu składają się głównie z -pierwiastków stabilizujących, takich jak Mo, Nb, Ta i V, z dodatkiem większym lub równym 10%. Po obróbce cieplnej ich wytrzymałość na rozciąganie osiąga wartość większą lub równą 1100 MPa. Mają doskonałą podatność na obróbkę na zimno i biokompatybilność oraz są nie-toksyczne, dzięki czemu nadają się do stosowania w wysokoobciążonych i-precyzyjnych elementach rdzeni robotów humanoidalnych.

Ti13Nb13Zr nie zawiera wanadu i aluminium i ma dobrą biokompatybilność. Nadaje się do elementów-robotów pielęgniarskich i rehabilitacyjnych mających kontakt z człowiekiem i maszyną, co może zmniejszyć osłonę przed stresem oraz poprawić bezpieczeństwo i komfort użytkowania.

Ti29Nb13Ta4.6Zr (TNZT) ma moduł sprężystości zbliżony do modułu kości ludzkich, przy doskonałej wytrzymałości i odporności na korozję. Stosowany jest głównie w stawach bionicznych i może zmniejszać koncentrację naprężeń, będąc odpowiednim dla robotów wspomagających opiekę medyczną.

Ti15Mo ma dużą odporność na korozję i ma zastosowanie do łożysk przegubowych i siłowników robotów pracujących w złożonych środowiskach, takich jak przemysł zewnętrzny i chemiczny, co może zapobiegać korozji i zapewniać stabilną pracę.

III. Stopy tytanu
stopy tytanu składają się głównie z -pierwiastków stabilizujących, takich jak Al, Sn i Zr, o strukturze jednofazowej -w temperaturze pokojowej. Mają dobrą spawalność i odporność na korozję, a ich wytrzymałość jest wyższa niż w przypadku czystego tytanu, przy maksymalnej-temperaturze pracy w wysokiej temperaturze wynoszącej 500 stopni. Nadają się do stosowania w przypadku małych-obciążeń i-wysokiej precyzji komponentów robotów humanoidalnych, zwłaszcza precyzyjnych zespołów czujnikowych.

Klasa 9 (Ti-3Al-2,5 V) ma zrównoważoną wytrzymałość i plastyczność, a także doskonałą obrabialność i można z niego wytwarzać cienkościenne części o grubości mniejszej niż 0,1 mm z dobrymi właściwościami ekranowania elektromagnetycznego. Jest powszechnie stosowany w obudowach czujników i tulejach ochronnych przewodów. Niemiecka firma Festo wykorzystuje ten materiał do pakowania czujników dotykowych, zmniejszając grubość o 30% i osiągając rozdzielczość 5 μm, co znacznie poprawia dokładność wykrywania bionicznych dłoni.

Klasa 23 (Ti-6Al-4V ELI) charakteryzuje się lepszą plastycznością i biokompatybilnością poprzez redukcję elementów śródmiąższowych, dzięki czemu nadaje się na elastyczne elementy czujnikowe. Instytut Automatyki Shenyang Chińskiej Akademii Nauk wykorzystuje go jako podłoże do wytwarzania elastycznych czujników nacisku nakładanych na opuszki palców Xiaomi CyberOne, umożliwiając precyzyjną kontrolę siły i delikatne, interaktywne ruchy.
IV. Komercyjnie czysty tytan

Handlowo czysty tytan nie zawiera żadnych dodatkowych pierwiastków stopowych, ma doskonałą plastyczność i odporność na korozję oraz umiarkowaną wytrzymałość. Nadaje się do elementów pomocniczych o niskich wymaganiach wytrzymałościowych, ale wymagających dużej odporności na korozję, zapewniając podstawowe wsparcie dla podstawowej konstrukcji robotów.

Klasa 2 charakteryzuje się zrównoważoną kompleksową wydajnością z kontrolowanym przetwarzaniem i kosztami. Stosowany jest głównie do łączenia i uszczelniania elementów, takich jak pierścienie uszczelniające złącza i śruby łączące, a także można go stosować do obudów sterowników, aby uzyskać lekką konstrukcję i-ochronę antykorozyjną.

Klasa 1 ma dobrą plastyczność, ale niską wytrzymałość i nadaje się do cienkościennych-części ochronnych, takich jak elastyczne osłony czujników i tuleje ochronne przewodów. Jest-odporny na korozję, niełatwy do uszkodzenia i ma dłuższą żywotność.

Grupa Ruihang produkuje głównie surowce do precyzyjnej produkcji. Po więcej szczegółów zapraszamy na e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com