Espina dorsal ultra-de robots humanoides: aliatges de titani

Amb el llançament de productes com Tesla Optimus Gen3, Huawei Kuafu i UBtech Walker X, la indústria ha entrat en una nova etapa. Els robots humanoides tenen requisits extremadament elevats de moviment, resistència i estabilitat, i els metalls tradicionals difícilment poden satisfer aquestes demandes.Aliatges de titanihan ampliat les seves aplicacions des de la indústria aeroespacial fins als robots humanoides, convertint-se en el material "esquelètic" clau que determina la precisió del moviment, la capacitat de càrrega i la vida útil dels robots.

 

 

El nucli del disseny de robots humanoides és aconseguir un equilibri entre el rendiment humà-i l'alt rendiment: moviment flexible, robustesa i fiabilitat, així com un disseny lleuger per reduir la càrrega del motor i millorar la resistència.

 

Alta força específica

La seva resistència és propera a la de l'acer, mentre que la seva densitat és només del 60% de l'acer. Per exemple, UBtech Walker X adopta un marc d'aliatge de titani amb un pes total de només 55 kg; si s'utilitzessin acer, el pes superaria els 80 kg, la qual cosa comportaria una disminució important de la flexibilitat.

 

Resistència a la fatiga i a la corrosió

Els aliatges de titani poden suportar desenes de milers de rotacions d'alta-freqüència de les juntes, amb una vida a fatiga tres vegades superior a la de l'acer inoxidable, garantint un funcionament estable-a llarg termini. També presenten una excel·lent resistència a la corrosió, cosa que els fa aptes per a entorns complexos.

 

Bona biocompatibilitat

No són-repel·lents als teixits humans, el que els fa adequats per a escenaris d'interacció entre màquines-humans, com ara robots de rehabilitació mèdica i exoesquelets, i serveixen com a material clau per aconseguir la simbiosi humana-màquina.

 

Forta compatibilitat de processos

Els aliatges de titani es poden convertir en peces estructurals complexes mitjançant la impressió 3D, l'emmotllament per injecció de metalls i altres processos. A més, no són-magnètics i no interferiran amb la precisió dels sensors i sistemes de control.

 

Peces d'aliatge de titani en robots huamoides

 

 

Càrrega-Estructura del coixinet i juntes del nucli

Els marcs de càrrega-i les juntes del nucli són els escenaris d'aplicació bàsics dels aliatges de titani, que determinen directament la capacitat de càrrega i la flexibilitat de moviment dels robots humanoides. Les peces com la columna vertebral, els malucs i els genolls del robot han de complir els requisits d'alta resistència, alta tenacitat i lleugeresa alhora, fent que els aliatges de titani siguin l'opció de material òptima.

 

Tesla Optimus Gen3 adopta una columna vertebral d'aliatge de titani formada íntegrament per impressió 3D, amb la seva força augmentada un 20% en comparació amb les estructures tradicionals; les seves articulacions de maluc i genoll utilitzen engranatges d'aliatge Ti-6Al-4V i estructures buides, aconseguint una reducció de pes del 40% per a una sola articulació i una vida a la fatiga tres vegades superior a l'acer inoxidable tradicional.

 

Components de transmissió i accionament de precisió

En els components de transmissió i accionament de precisió dels robots, els aliatges de titani poden millorar significativament la precisió i la durabilitat del moviment.

Pel que fa als efectes finals, la mà biònica de Festo d'Alemanya utilitza una làmina de titani de 0,1 mm per empaquetar sensors tàctils, que ofereix un excel·lent efecte de blindatge electromagnètic i és un 30% més prima que les làmines d'aliatge d'alumini; la matriu de sensors de pressió flexible basada en titani-desenvolupada per l'Institut d'Automatització de Shenyang de l'Acadèmia Xinesa de Ciències té una resolució de 5 μm i s'ha aplicat al mòdul tàctil de la punta dels dits de Xiaomi CyberOne, permetent una presa precisa.

 

Basant-se en el procés MIM, els aliatges de titani es poden utilitzar per produir micro-engranatges amb un diàmetre inferior a 20 mm, adaptant-se a l'estructura complexa de mans destreses, aconseguint diversos-graus-de-llibertat de moviment en espais estrets i equilibrant un disseny lleuger i una gran flexibilitat.

 

Adaptació d'escenaris especials

Per als components en contacte-a llarg termini amb el cos humà, com ara els braços operatius de robots de rehabilitació mèdica i stents articulars implantables, s'utilitzen aliatges especials de titani com ara Ti6Al7Nb.

 

L'aliatge de titani Gr7-pal·ladi és resistent a la corrosió mitjançant la reducció de medis àcids, el que el fa adequat per a robots especials químics;

Ti5Al2.5Sn té un rendiment excepcional a baixa-temperatura, mantenint la duresa fins i tot a -253 graus. El robot quadrúpede polar TX3 de Titanobotics de Noruega adopta aquest marc d'aliatge de titani i pot realitzar un seguiment continu de les glaceres durant 72 hores a -58 graus a Groenlàndia.

 

 

Ti6Al4V d'ús{0}general (Gr5): aconsegueix l'equilibri òptim entre força i cost, amb processos madurs d'impressió, mecanitzat i forja en 3D, i s'utilitza en la majoria de components de càrrega-nuclis.

 

Ti6Al4V ELI (Intersticial Gr5 molt baix): Amb un contingut d'impureses més baix, la seva resistència a l'impacte augmenta un 30% a -40 graus , la qual cosa la fa apta per a escenaris de-baixa-temperatura, alt-fatiga i alt impacte en aigües profundes, com ara línies flexibles harmòniques i pinces de robots mèdics.

 

Ti10V2Fe3Al{0}}d'alta resistència: Dissenyat per a escenaris de-càrrega alta i-parell elevat, s'utilitza en engranatges de transmissió de precisió de robots i articulacions de càrrega-de les cames de robots-de càrrega pesada.

 

Aliatges de titani d'alta-elasticitat i{1}}mòdul baix (p. ex., TiNbTa, Ti24Nb4Zr8Sn): El seu mòdul elàstic és més proper al dels ossos humans, amb una flexibilitat i biocompatibilitat excepcionals. S'utilitzen principalment en articulacions biòniques, actuadors flexibles i components estructurals de robots portàtils, que poden reduir l'impacte i millorar el compliment del moviment.

 

 

REl grup uihang produeix principalment les matèries primeres per a la vostra fabricació de precisió. Per a més detalls, poseu-vos en contacte amb nosaltres al correu electrònic:Sam.Rui@bjrh-titanium.com