Сверх-прочная основа роботов-гуманоидов: титановые сплавы

С выпуском таких продуктов, как Tesla Optimus Gen3, Huawei Kuafu и UBtech Walker X, отрасль перешла на новый этап. К роботам-гуманоидам предъявляются чрезвычайно высокие требования к движению, выносливости и устойчивости, а традиционные металлы вряд ли могут удовлетворить такие требования.Титановые сплавыраспространили свое применение от аэрокосмической промышленности до гуманоидных роботов, став ключевым «скелетным» материалом, определяющим точность движения роботов, грузоподъемность и срок службы.

 

 

Суть конструкции робота-гуманоида – найти баланс между-человеческими характеристиками и высокой производительностью: гибкость движений, прочность и надежность, а также легкая конструкция для снижения двигательной нагрузки и повышения выносливости.

 

Высокая удельная прочность

Его прочность близка к прочности стали, а плотность составляет всего 60% стали. Например, UBtech Walker X использует раму из титанового сплава общим весом всего 55 кг; если бы вместо этого использовалась сталь, вес превысил бы 80 кг, что привело бы к значительному снижению гибкости.

 

Усталостная и коррозионная стойкость

Титановые сплавы выдерживают десятки тысяч высокочастотных-вращений соединений, а усталостная долговечность в три раза выше, чем у нержавеющей стали, что обеспечивает стабильную и длительную-работу. Они также обладают превосходной коррозионной стойкостью, что делает их пригодными для работы в сложных условиях.

 

Хорошая биосовместимость

Они не-отталкивают ткани человека, что делает их пригодными для сценариев взаимодействия человека-машины, таких как роботы медицинской реабилитации и экзоскелеты, а также служат ключевым материалом для реализации симбиоза человека-машины.

 

Сильная совместимость процессов

Из титановых сплавов можно изготавливать сложные конструкционные детали с помощью 3D-печати, литья под давлением металла и других процессов. Более того, они не-немагнитны и не влияют на точность датчиков и систем управления.

 

Детали из титанового сплава в роботах-гуамоидах

 

 

Нагрузка-Несущая рама и основные соединения

Несущие-рамы и соединения сердечника – это наиболее распространенные сценарии применения титановых сплавов, напрямую определяющие грузоподъемность и гибкость движений гуманоидных роботов. Такие детали, как позвоночник, бедра и колени робота, должны одновременно отвечать требованиям высокой прочности, высокой прочности и легкости, что делает титановые сплавы оптимальным выбором материала.

 

Tesla Optimus Gen3 использует позвоночник из титанового сплава, полностью сформированный с помощью 3D-печати, прочность которого увеличена на 20% по сравнению с традиционными конструкциями; в его тазобедренных и коленных суставах используются шестерни из сплава Ti-6Al-4V и полые конструкции, что обеспечивает снижение веса на 40% для одного сустава и усталостную долговечность в три раза больше, чем у традиционной нержавеющей стали.

 

Компоненты прецизионной трансмиссии и привода

В прецизионных компонентах передачи и привода роботов титановые сплавы могут значительно повысить точность движения и долговечность.

Что касается концевых эффекторов, бионическая рука Festo из Германии использует титановую фольгу толщиной 0,1 мм для упаковки тактильных датчиков, которая обеспечивает превосходный эффект электромагнитного экранирования и на 30% тоньше фольги из алюминиевого сплава; Гибкая матрица датчиков давления на основе титана-, разработанная Шэньянским институтом автоматизации Китайской академии наук, имеет разрешение 5 мкм и была применена к тактильному модулю кончика пальца Xiaomi CyberOne, обеспечивая точный захват.

 

Опираясь на процесс MIM, титановые сплавы можно использовать для изготовления микрошестерен диаметром менее 20 мм, адаптируясь к сложной структуре ловких рук, обеспечивая много-степень--свободы движения в узких пространствах и сочетая легкий дизайн и высокую гибкость.

 

Специальная адаптация сценария

Для компонентов, находящихся в длительном-контакте с телом человека, таких как рабочие рычаги медицинских реабилитационных роботов и имплантируемые суставные стенты, используются специальные титановые сплавы, такие как Ti6Al7Nb.

 

Титановый -палладиевый сплав Gr7 устойчив к коррозии за счет снижения кислотности сред, что делает его пригодным для специальных химических роботов;

Ti5Al2.5Sn обладает выдающимися низкотемпературными характеристиками, сохраняя прочность даже при -253 градусах. Полярный четвероногий робот TX3 компании Titanobotics из Норвегии использует эту раму из титанового сплава и может осуществлять непрерывный мониторинг ледников в течение 72 часов при температуре -58 градусов в Гренландии.

 

 

Общего-назначения Ti6Al4V (Gr5): он обеспечивает оптимальный баланс между прочностью и стоимостью благодаря продуманным процессам 3D-печати, механической обработки и ковки и используется в большинстве компонентов подшипников основной нагрузки-.

 

Ti6Al4V ELI (сверхнизкий межклеточный Gr5): благодаря меньшему содержанию примесей его ударная вязкость увеличивается на 30 % при -40 градусах, что делает его пригодным для глубоководных-морских, низких-температур, высоких-усталостных и тяжелых условий эксплуатации, таких как гармонические гибкие шлицы и захваты медицинских роботов.

 

Высокопрочный-Ti10V2Fe3Al: Разработанный для условий высоких-нагрузок и высоких-крутящих моментов, он используется в прецизионных трансмиссиях роботов и несущих-сочленениях ног тяжелых-роботов.

 

Титановые сплавы с высокой-эластичностью и низким-модулем (например, TiNbTa, Ti24Nb4Zr8Sn): Их модуль упругости близок к модулю человеческой кости, обладают исключительной гибкостью и биосовместимостью. В основном они используются в бионических суставах, гибких приводах и структурных компонентах носимых роботов, которые могут уменьшить воздействие и улучшить податливость движения.

 

 

RГруппа uihang в основном производит сырье для вашего точного производства. Для более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте:Sam.Rui@bjrh-titanium.com