Человекоподобные роботы предназначены для выполнения большинства действий в человеческой манере, что требует высокая степень гибкости . Для достижения такой гибкости необходим строгий контроль над роботом. масса имеет важное значение. Избыточный вес значительно увеличивает крутящий момент на серводвигателях, что в свою очередь влияет на отзывчивость робота, грузоподъемность и срок службы батареи.

Легкая конструкция помогает уменьшить вес различных компонентов, тем самым снижая крутящий момент и мощность, требуемые для приводной системы. Это повышает грузоподъемность робота, снижает потребление энергии и продлевает срок службы . Таким образом, облегчение имеет решающее значение для повышения производительности и обеспечения крупномасштабного коммерческого развертывания. Ведущие производители робототехники продемонстрировали четкую тенденцию к снижению веса в своих итерациях продуктов.

Например, гуманоидный робот второго поколения от Tesla, Оптимус Ген 2 —выпущен в декабре 2023 года—достиг 10 кг Снижение веса по сравнению с первым поколением, что привело к увеличению скорости ходьбы на 30% наряду со значительными улучшениями стабильности, маневренности и общей производительности. Одним из ключевых факторов снижения веса стало широкое использование PEEK (полиэфирэфиркетона) в бионических суставах и легких компонентах передач.

01
Что такое материал ПЭЭК?
Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) — это высокоэффективный кристаллический ароматический термопластичный полимер, принадлежащий к семейству полиарилэфиркетонов (ПАЭК). Он состоит из фениленовых колец, соединенных эфирными и кетонными связями. Признан как один из самых высокопроизводительных термопластичных материалов в мире ПЭЭК обладает превосходными свойствами по сравнению с металлами и большинством других пластиковых материалов.

По сравнению с основными конструкционными пластиками и высокоэффективными специальными пластиками PEEK предлагает всесторонняя производительность . Он не только превосходит большинство специальных конструкционных пластиков по жесткость , но и сохраняет превосходные прочность , демонстрируя комплексный механический профиль. Кроме того, он демонстрирует выдающиеся сопротивление нагревать , износ и коррозия .

По сравнению с обычными металлами PEEK обеспечивает значительно более высокая удельная прочность, чем у стали и алюминиевых сплавов . Это позволяет существенно снизить вес материала, сохраняя при этом требования к прочности, что делает его идеальным решением для легких конструкций. Кроме того, PEEK также превосходит обычные металлы с точки зрения электроизоляция и химическая стойкость .

Подводя итог, можно сказать, что выдающиеся комплексные характеристики ПЭЭК делают его многообещающим материалом с широкими перспективами применения в облегченных конструкциях человекоподобных роботов.

02
Применение ПЭЭК в гуманоидных роботах

ПЭЭК в основном используется в скелетах конечностей и компонентах трансмиссии суставов человекоподобных роботов:

Шарнирные передачи/подшипники и другие компоненты трансмиссии:
Превосходная износостойкость и самосмазывающиеся свойства PEEK, сверхнизкий коэффициент трения (0,1–0,2) и низкий коэффициент теплового расширения (приблизительно 30×10⁻⁶/K) делают его идеальным для шарнирных передач и подшипников. Его использование снижает износ компонентов, снижает потребление энергии и шум. В то же время PEEK обеспечивает высокую прочность, хорошую размерную стабильность и легче металлических материалов, улучшая соотношение крутящего момента и веса суставов гуманоидных роботов, обеспечивая более эффективные и точные движения при продлении срока службы.

Легкие структурные компоненты
PEEK может быть армирован такими материалами, как стекловолокно или углеродное волокно и используется в роботизированные рамы или корпуса . Это позволяет значительное снижение веса пока сохранение высокой жесткости , тем самым повышая эффективность движения.

PEEK является идеальным материалом для достижения целей по облегчению гуманоидных роботов. Поскольку коммерциализация гуманоидных роботов продолжает развиваться, ожидается, что рыночный потенциал PEEK в этом секторе будет соответственно расти.