လူသားပုံစံ စက်ရုပ်များတွင် TPU ပစ္စည်းအသုံးချမှု

TPU (သာမိုပလတ်စတစ် ပိုလီယူရီသိန်း)ပျော့ပြောင်းမှု၊ ပျော့ပြောင်းမှုနှင့် ဟောင်းနွမ်းမှုခံနိုင်ရည်ရှိမှုကဲ့သို့သော ထူးချွန်သောဂုဏ်သတ္တိများရှိပြီး အပြင်ဘက်အဖုံးများ၊ စက်ရုပ်လက်များနှင့် ထိတွေ့အာရုံခံကိရိယာများကဲ့သို့သော humanoid robots များ၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ အောက်တွင် ယုံကြည်စိတ်ချရသော ပညာရပ်ဆိုင်ရာစာတမ်းများနှင့် နည်းပညာဆိုင်ရာအစီရင်ခံစာများမှ စီစစ်ထားသော အသေးစိတ်အင်္ဂလိပ်စာပစ္စည်းများကို ဖော်ပြထားသည်- ၁။ **လူသားရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ စက်ရုပ်လက်ကို ဒီဇိုင်းရေးဆွဲခြင်းနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေခြင်းကို အသုံးပြု၍TPU ပစ္စည်း** > **Abstract**：ဤနေရာတွင် တင်ပြထားသော စာတမ်းသည် လူသားပုံစံ စက်ရုပ်လက်၏ ရှုပ်ထွေးမှုကို ဖြေရှင်းရန် ချဉ်းကပ်မှုများ ရှိပါသည်။ စက်ရုပ်ပညာသည် ယခုအခါ အတိုးတက်ဆုံး နယ်ပယ်ဖြစ်ပြီး လူသားကဲ့သို့ လှုပ်ရှားမှုနှင့် အပြုအမူကို တုပရန် ရည်ရွယ်ချက် အမြဲရှိခဲ့သည်။ လူသားပုံစံ လက်သည် လူသားကဲ့သို့ လုပ်ဆောင်ချက်များကို တုပရန် ချဉ်းကပ်မှုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤစာတမ်းတွင်၊ လွတ်လပ်မှု ၁၅ ဒီဂရီနှင့် actuator ၅ ခုပါသော လူသားပုံစံ လက်တစ်ခု တီထွင်ရန် အယူအဆကို အသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည့်အပြင် စက်ရုပ်လက်၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဒီဇိုင်း၊ ထိန်းချုပ်မှုစနစ်၊ ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် ထူးခြားချက်များကိုလည်း ဆွေးနွေးထားပါသည်။ လက်သည် လူသားပုံစံရှိပြီး ဆုပ်ကိုင်ခြင်းနှင့် လက်ဟန်ခြေဟန်များ ကိုယ်စားပြုခြင်းကဲ့သို့သော လူသားပုံစံ လုပ်ဆောင်ချက်များကိုလည်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။ ရလဒ်များအရ လက်သည် အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုတည်းအဖြစ် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပြီး မည်သည့်တပ်ဆင်မှုမျိုးမျှ မလိုအပ်ကြောင်းနှင့် ပျော့ပျောင်းသော thermoplastic polyurethane ဖြင့် ပြုလုပ်ထားသောကြောင့် အလေးမနိုင်စွမ်း အလွန်ကောင်းမွန်ကြောင်း ဖော်ပြသည်။(TPU) ပစ္စည်း၊ နှင့် ၎င်း၏ elasticity သည် လူသားများနှင့် အပြန်အလှန်ဆက်ဆံရာတွင်လည်း လက်သည် ဘေးကင်းကြောင်း သေချာစေသည်။ ဤလက်ကို humanoid robot တွင်သာမက prosthetic hand တွင်ပါ အသုံးပြုနိုင်သည်။ actuator အရေအတွက် အကန့်အသတ်ရှိခြင်းက ထိန်းချုပ်မှု ပိုမိုရိုးရှင်းစေပြီး လက်ကို ပေါ့ပါးစေသည်။ ၂။ **လေးဖက်မြင်ပုံနှိပ်နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ Soft Robotic Gripper ဖန်တီးရန်အတွက် Thermoplastic Polyurethane မျက်နှာပြင် ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်း** > functional gradient additive manufacturing ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးအတွက် လမ်းကြောင်းများထဲမှ တစ်ခုမှာ fused deposition modeling 3D printing ကို soft hydrogel actuators များနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် ရရှိသော soft robotic gripping အတွက် လေးဖက်မြင် (4D) printed structures များ ဖန်တီးခြင်းဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းသည် thermoplastic polyurethane (TPU) မှပြုလုပ်ထားသော ပြုပြင်ထားသော 3D printed holder substrate နှင့် gelatin hydrogel ပေါ်တွင်အခြေခံသည့် actuator တစ်ခုပါဝင်သော energy-independent soft robotic gripper တစ်ခု ဖန်တီးရန် conceptual approach တစ်ခုကို အဆိုပြုထားပြီး ရှုပ်ထွေးသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တည်ဆောက်မှုများကို အသုံးမပြုဘဲ programmed hygroscopic deformation ကို ခွင့်ပြုသည်။ > > ၂၀% gelatin အခြေခံ hydrogel ကိုအသုံးပြုခြင်းသည် ပျော့ပျောင်းသော robotic biomimetic လုပ်ဆောင်ချက်ကိုဖွဲ့စည်းပုံတွင်ပေးစွမ်းပြီး အရည်ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ရောင်ရမ်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များကိုတုံ့ပြန်ခြင်းဖြင့် ပုံနှိပ်ထားသောအရာဝတ္ထု၏ ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်သောလှုံ့ဆော်မှု - တုံ့ပြန်မှုစက်ပိုင်းဆိုင်ရာလုပ်ဆောင်ချက်အတွက် တာဝန်ရှိသည်။ 100 w ပါဝါနှင့် 26.7 pa ဖိအားတွင် argon-oxygen ပတ်ဝန်းကျင်တွင် 90 s ကြာ thermoplastic polyurethane ၏ပစ်မှတ်ထားသောမျက်နှာပြင်လုပ်ဆောင်ချက်သည် ၎င်း၏ microrelief တွင်ပြောင်းလဲမှုများကိုလွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ရောင်ရမ်းနေသော gelatin ၏ကပ်ငြိမှုနှင့်တည်ငြိမ်မှုကိုတိုးတက်စေသည်။ > > macroscopic ရေအောက်ပျော့ပျောင်းသော robotic gripping အတွက် 4D printed biocompatible comb structures များဖန်တီးခြင်းဆိုင်ရာသဘောပေါက်ထားသောအယူအဆသည် noninvasive local gripping ကိုပေးစွမ်းနိုင်ပြီး အရာဝတ္ထုငယ်များကိုသယ်ယူပို့ဆောင်နိုင်ပြီး ရေထဲတွင်ရောင်ရမ်းသောအခါ bioactive အရာများကိုထုတ်လွှတ်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်ရလဒ်ထုတ်ကုန်ကို self-powered biomimetic actuator၊ encapsulation system သို့မဟုတ် soft robotics အဖြစ်အသုံးပြုနိုင်သည်။ ၃။ **ပုံစံနှင့်အထူအမျိုးမျိုးရှိသော 3D-Printed Humanoid Robot Arm အတွက်ပြင်ပအစိတ်အပိုင်းများ၏လက္ခဏာရပ်များ** > humanoid robotics ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့်အတူ၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သောလူသား-ရိုဘော့အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုအတွက် ပျော့ပျောင်းသောအပြင်ဘက်များလိုအပ်သည်။ meta-ပစ္စည်းများရှိ Auxetic ဖွဲ့စည်းပုံများသည် ပျော့ပျောင်းသော အပြင်ပိုင်းများကို ဖန်တီးရန် အလားအလာကောင်းသော နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံများတွင် ထူးခြားသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။ 3D ပုံနှိပ်ခြင်း၊ အထူးသဖြင့် fused filament fabrication (FFF) ကို ထိုကဲ့သို့သောဖွဲ့စည်းပုံများဖန်တီးရန် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ Thermoplastic polyurethane (TPU) ကို ၎င်း၏ကောင်းမွန်သော elasticity ကြောင့် FFF တွင် အသုံးများသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် Shore 95A TPU filament ပါသော FFF 3D ပုံနှိပ်ခြင်းကို အသုံးပြု၍ humanoid robot Alice III အတွက် ပျော့ပျောင်းသော အပြင်ပိုင်းအဖုံးတစ်ခု တီထွင်ရန် ရည်ရွယ်သည်။ > > လေ့လာမှုတွင် 3DP humanoid robot လက်များထုတ်လုပ်ရန် 3D ပရင်တာပါသော အဖြူရောင် TPU filament ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ စက်ရုပ်လက်မောင်းကို လက်ဖျံနှင့် လက်မောင်းအပေါ်ပိုင်း အစိတ်အပိုင်းများအဖြစ် ပိုင်းခြားထားသည်။ ပုံစံအမျိုးမျိုး (အစိုင်အခဲနှင့် re-entrant) နှင့် အထူ (1, 2, နှင့် 4 မီလီမီတာ) ကို နမူနာများတွင် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ပုံနှိပ်ပြီးနောက်၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် ကွေးခြင်း၊ tensile နှင့် compressive စမ်းသပ်မှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရလဒ်များအရ re-entrant ဖွဲ့စည်းပုံသည် ကွေးညွှတ်မျဉ်းကွေးဆီသို့ အလွယ်တကူကွေးညွတ်နိုင်ပြီး ဖိအားနည်းပါးရန် လိုအပ်ကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ compressive စမ်းသပ်မှုများတွင် re-entrant ဖွဲ့စည်းပုံသည် အစိုင်အခဲဖွဲ့စည်းပုံနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ဝန်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။ > > အထူသုံးမျိုးလုံးကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီးနောက်၊ ၂ မီလီမီတာအထူရှိသော ပြန်လည်ဝင်ရောက်သည့်ဖွဲ့စည်းပုံသည် ကွေးညွှတ်ခြင်း၊ ဆွဲဆန့်ခြင်းနှင့် ဖိသိပ်ခြင်းဂုဏ်သတ္တိများအရ အလွန်ကောင်းမွန်သောဝိသေသလက္ခဏာများရှိကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ၂ မီလီမီတာအထူရှိသော ပြန်လည်ဝင်ရောက်သည့်ပုံစံသည် 3D ပုံနှိပ်ထားသော humanoid robot လက်မောင်းထုတ်လုပ်ရန် ပိုမိုသင့်လျော်ပါသည်။ ၄။ **ဤ 3D ပုံနှိပ်ထားသော TPU “နူးညံ့သောအရေပြား” အပြားများသည် စက်ရုပ်များကို ကုန်ကျစရိတ်နည်းပြီး အလွန်အမင်းအာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိစေသည်** > Illinois Urbana – Champaign တက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် စက်ရုပ်များကို လူသားကဲ့သို့ ထိတွေ့မှုအာရုံခံနိုင်စွမ်းပေးစွမ်းရန် ကုန်ကျစရိတ်နည်းသောနည်းလမ်းတစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့ကြသည်- စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဖိအားအာရုံခံကိရိယာများအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သော 3D ပုံနှိပ်ထားသော နူးညံ့သောအရေပြားအပြားများ။ > > ထိတွေ့နိုင်သော စက်ရုပ်အာရုံခံကိရိယာများတွင် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများစွာပါဝင်ပြီး အတော်လေးစျေးကြီးသော်လည်း လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းရှိပြီး တာရှည်ခံသော အခြားရွေးချယ်စရာများကို အလွန်စျေးသက်သာစွာ ပြုလုပ်နိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ပြသခဲ့ပါသည်။ ထို့အပြင်၊ ၎င်းသည် 3D ပရင်တာကို ပြန်လည်ပရိုဂရမ်ရေးသားခြင်း၏ မေးခွန်းတစ်ခုဖြစ်သောကြောင့်၊ တူညီသောနည်းပညာကို မတူညီသော စက်ရုပ်စနစ်များအတွက် အလွယ်တကူ စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်နိုင်ပါသည်။ စက်ရုပ်ဟာ့ဒ်ဝဲတွေဟာ အားကြီးတွေနဲ့ torque တွေ ပါဝင်နိုင်တာကြောင့် လူသားတွေနဲ့ တိုက်ရိုက်ထိတွေ့ဆက်ဆံဖို့ ဒါမှမဟုတ် လူသားပတ်ဝန်းကျင်မှာ အသုံးပြုဖို့ဆိုရင် အတော်လေး ဘေးကင်းအောင် လုပ်ထားဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ နူးညံ့တဲ့အရေပြားဟာ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဘေးကင်းရေးနဲ့ ထိတွေ့မှုဆိုင်ရာ အာရုံခံမှု နှစ်မျိုးလုံးအတွက် အသုံးပြုနိုင်တာကြောင့် ဒီကိစ္စမှာ အရေးပါတဲ့ အခန်းကဏ္ဍကနေ ပါဝင်လာမယ်လို့ မျှော်လင့်ရပါတယ်။ > > အဖွဲ့ရဲ့ အာရုံခံကိရိယာကို Raise3D E2 3D ပရင်တာပေါ်က thermoplastic urethane (TPU) ကနေ ရိုက်နှိပ်ထားတဲ့ pad တွေကို အသုံးပြုပြီး ပြုလုပ်ထားပါတယ်။ နူးညံ့တဲ့ အပြင်ဘက်အလွှာဟာ အခေါင်းပေါက် infill အပိုင်းကို ဖုံးအုပ်ထားပြီး အပြင်ဘက်အလွှာကို ဖိသိပ်လိုက်တဲ့အခါ အတွင်းပိုင်းက လေဖိအားဟာ လိုက်လျောညီထွေ ပြောင်းလဲသွားပါတယ်။ Teensy 4.0 မိုက်ခရိုကွန်ထရိုလာနဲ့ ချိတ်ဆက်ထားတဲ့ Honeywell ABP DANT 005 ဖိအားအာရုံခံကိရိယာဟာ တုန်ခါမှု၊ ထိတွေ့မှုနဲ့ ဖိအားတိုးလာမှုတွေကို ထောက်လှမ်းနိုင်ပါတယ်။ ဆေးရုံတစ်ခုမှာ အကူအညီပေးဖို့ နူးညံ့တဲ့ အရေပြားရှိတဲ့ စက်ရုပ်တွေကို အသုံးပြုချင်တယ်လို့ မြင်ယောင်ကြည့်ပါ။ သူတို့ကို ပုံမှန် ပိုးသတ်ဖို့ လိုအပ်မှာဖြစ်ပြီး၊ မဟုတ်ရင် အရေပြားကို ပုံမှန် အစားထိုးဖို့ လိုအပ်ပါလိမ့်မယ်။ ဘယ်လိုပဲဖြစ်ဖြစ် ကုန်ကျစရိတ် ကြီးမားပါတယ်။ သို့သော်၊ 3D ပုံနှိပ်ခြင်းသည် အလွန်တိုးချဲ့နိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သောကြောင့် လဲလှယ်နိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများကို ဈေးသက်သာစွာ ပြုလုပ်နိုင်ပြီး စက်ရုပ်ကိုယ်ထည်ပေါ်တွင်နှင့် ခွာ၍ အလွယ်တကူ တပ်ဆင်နိုင်ပါသည်။ ၅။ **TPU Pneu ၏ ပေါင်းထည့်ထုတ်လုပ်မှု – ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ် Actuators အဖြစ် ပိုက်ကွန်များ** > ဤစာတမ်းတွင်၊ thermoplastic polyurethane (TPU) ၏ ပေါင်းထည့်ထုတ်လုပ်မှု (AM) ကို ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ်အစိတ်အပိုင်းများအဖြစ် ၎င်း၏အသုံးချမှုအခြေအနေတွင် စုံစမ်းစစ်ဆေးထားသည်။ အခြား elastic AM ပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက TPU သည် ခိုင်ခံ့မှုနှင့် ဆန့်နိုင်အားနှင့်ပတ်သက်၍ သာလွန်ကောင်းမွန်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ဖော်ပြသည်။ ရွေးချယ်ထားသော laser sintering ဖြင့်၊ pneumatic bending actuators (pneu – nets) များကို ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ်ဖြစ်ရပ်လေ့လာမှုအဖြစ် 3D ပုံနှိပ်ပြီး အတွင်းပိုင်းဖိအားအပေါ် ကွေးညွှတ်မှုနှင့် ပတ်သက်၍ စမ်းသပ်မှုအရ အကဲဖြတ်ထားသည်။ လေတင်းကျပ်မှုကြောင့် ယိုစိမ့်မှုကို actuators များ၏ အနည်းဆုံးနံရံအထူ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် တွေ့ရှိရသည်။ > > ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ်များ၏ အပြုအမူကို ဖော်ပြရန်အတွက်၊ hyperelastic ပစ္စည်းဖော်ပြချက်များကို ဥပမာအားဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်သော သို့မဟုတ် ဂဏန်းသင်္ချာဖြစ်နိုင်သည့် geometric deformation မော်ဒယ်များတွင် ထည့်သွင်းရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဤစာတမ်းသည် ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ် actuator ၏ ကွေးညွှတ်မှုအပြုအမူကို ဖော်ပြရန် မတူညီသော မော်ဒယ်များကို လေ့လာသည်။ ပေါင်းထည့်ထုတ်လုပ်ထားသော thermoplastic polyurethane ကို ဖော်ပြရန် hyperelastic ပစ္စည်းမော်ဒယ်ကို parameterize လုပ်ရန် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာပစ္စည်းစမ်းသပ်မှုများကို အသုံးပြုသည်။ > > finite element နည်းလမ်းကို အခြေခံသည့် ဂဏန်းသင်္ချာ simulation တစ်ခုကို actuator ၏ ပုံပျက်ခြင်းကို ဖော်ပြရန်နှင့် မကြာသေးမီက ထုတ်ဝေခဲ့သော ထိုကဲ့သို့သော actuator အတွက် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုပုံစံနှင့် နှိုင်းယှဉ်ရန် parameterized လုပ်ထားသည်။ မော်ဒယ်ခန့်မှန်းချက်နှစ်ခုလုံးကို soft robotic actuator ၏ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ထားသည်။ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုပုံစံဖြင့် ပိုမိုကြီးမားသော သွေဖည်မှုများကို ရရှိသော်လည်း၊ ဂဏန်းသင်္ချာ simulation သည် ပျမ်းမျှ 9° သွေဖည်မှုဖြင့် ကွေးညွှတ်ထောင့်ကို ခန့်မှန်းသော်လည်း၊ ဂဏန်းသင်္ချာ simulation များသည် တွက်ချက်မှုအတွက် သိသိသာသာ ပိုကြာသည်။ အလိုအလျောက်ထုတ်လုပ်မှုပတ်ဝန်းကျင်တွင်၊ soft robotics များသည် rigid production systems များကို agile နှင့် smart manufacturing ဆီသို့ အသွင်ပြောင်းခြင်းကို ဖြည့်စွက်ပေးနိုင်သည်။