Humanoid Robot Core Components: Materialevalg med titanlegeringer

Forskellige kvaliteter af titanlegeringer varierer i ydeevne, bearbejdelighed og anvendelsesscenarier og kan præcist opfylde kravene til kernekomponenterne i humanoide robotter, hvilket tjener som nøglen til deres lette design, høje pålidelighed og stor-masseproduktion. Kernekomponenterne i humanoide robotter har væsentligt forskellige materialekrav, og rent titanium såvel som -type, -type og + -type titanlegeringer viser tydelig kompatibilitet med forskellige komponenter.

I. + titanlegeringer

+ titanlegeringer kombinerer styrke, plasticitet og høj-temperaturydelse, og deres egenskaber kan reguleres ved varmebehandling. De er den mest udbredte type i kernekomponenterne i humanoide robotter, repræsenteret ved Gr5 og dets afledte kvaliteter.

Gr5 (Ti6Al4V)har en trækstyrke på 900-1100 MPa med en afbalanceret ydeevne og pris og bruges almindeligvis i tunge-fugekomponenter og lastbærende-skeletter. Boston Dynamics' Atlas V11 anvender denne legering til fremstilling af spinalstøtterammer, hvilket i høj grad forbedrer robotkroppens stabilitet.

Gr5 ELI har bedre plasticitet og biokompatibilitet, hvilket gør den velegnet til menneskelige-robotinteraktionskomponenter. De behændige håndled på UBTECH's Walker X bruger denne kvalitet og har bestået 2 millioner cyklustests.

Ti6Al2Sn4Zr2Mo udviser overlegen høj-temperaturydelse og er anvendelig til-varmegenererende komponenter såsom samlingsmodulhuse, hvilket giver beskyttelse til elektroniske styredele.

II. Titanium legeringer
titanlegeringer er hovedsageligt sammensat af -stabiliserende elementer såsom Mo, Nb, Ta og V med en tilsætningsmængde på mere end eller lig med 10 %. Efter varmebehandling når deres trækstyrke større end eller lig med 1100 MPa. De har fremragende koldbearbejdelighed og biokompatibilitet og er ikke-toksiske, hvilket gør dem velegnede til høj-belastning og høj-præcisions kernekomponenter i humanoide robotter.

Ti13Nb13Zr er fri for vanadium og aluminium og har god biokompatibilitet. Den er velegnet til menneskelige-maskinkontaktkomponenter i pleje- og rehabiliteringsrobotter, som kan reducere stressafskærmning og forbedre sikkerheden og komforten ved brug.

Ti29Nb13Ta4.6Zr (TNZT) har et elasticitetsmodul tæt på menneskeknogler, med fremragende styrke og korrosionsbestandighed. Det bruges mest i bioniske led og kan reducere stresskoncentrationen, idet det er velegnet til medicinske hjælperobotter.

Ti15Mo har stærk korrosionsbestandighed og er anvendelig til ledlejer og aktuatorer til robotter, der arbejder i komplekse miljøer såsom udendørs og kemisk industri, hvilket kan forhindre korrosion og sikre stabil drift.

III. Titanium legeringer
titanlegeringer er hovedsageligt sammensat af -stabiliserende elementer såsom Al, Sn og Zr, med en enkelt -fasestruktur ved stuetemperatur. De har god svejsbarhed og korrosionsbestandighed, og deres styrke er højere end den for rent titanium, med en maksimal-driftstemperatur ved høje temperaturer på 500 grader. De er velegnede til komponenter med lav-belastning og høj-præcision i humanoide robotter, især til præcisionsfølende samlinger.

Grade 9 (Ti-3Al-2.5V) har en afbalanceret styrke og plasticitet samt fremragende bearbejdelighed og kan laves til tyndvæggede dele med en tykkelse på mindre end 0,1 mm med god elektromagnetisk afskærmningsydelse. Det er almindeligt anvendt i sensorhuse og trådbeskyttelseshylstre. Tysklands Festo bruger dette materiale til at pakke taktile sensorer, reducere tykkelsen med 30% og opnå en opløsning på 5μm, hvilket i høj grad forbedrer sansningsnøjagtigheden af ​​bioniske hænder.

Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) har bedre plasticitet og biokompatibilitet ved at reducere interstitielle elementer, hvilket gør den velegnet til fleksible sensorkomponenter. Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, bruger det som et substrat til at lave fleksible tryksensorer påført fingerspidserne af Xiaomis CyberOne, hvilket muliggør præcis kraftkontrol og delikate interaktive bevægelser.
IV. Kommercielt rent titanium

Kommercielt rent titanium indeholder ingen yderligere legeringselementer, med fremragende plasticitet og korrosionsbestandighed og moderat styrke. Den er velegnet til hjælpekomponenter med lave styrkekrav, men høje korrosionsbestandighedsbehov, hvilket giver grundlæggende støtte til robotternes kernestruktur.

Grade 2 har balanceret omfattende ydeevne med kontrollerbar behandling og omkostninger. Det bruges mest til at forbinde og forsegle komponenter som f.eks. tætningsringe og forbindelsesbolte og kan også anvendes på controllerhuse for at opnå letvægtsdesign og anti-korrosionsbeskyttelse.

Klasse 1 har god plasticitet, men lav styrke og er velegnet til tyndvæggede beskyttende dele såsom fleksible sensorskeder og trådbeskyttelseshylstre. Den er korrosionsbestandig-, ikke let at beskadige og har en længere levetid.

Ruihang Group producerer hovedsageligt råmaterialerne til din præcisionsfremstilling. For flere detaljer, kontakt os venligst på e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com