المكونات الأساسية للروبوت البشري: اختيار المواد باستخدام سبائك التيتانيوم

تختلف درجات مختلفة من سبائك التيتانيوم من حيث الأداء وإمكانية التصنيع وسيناريوهات التطبيق، ويمكن أن تلبي بدقة متطلبات المكونات الأساسية للروبوتات البشرية، حيث تعمل كمفتاح لتصميمها خفيف الوزن وموثوقيتها العالية -وإنتاجها الضخم على نطاق واسع. تحتوي المكونات الأساسية للروبوتات البشرية على متطلبات مواد مختلفة بشكل كبير، والتيتانيوم النقي وكذلك سبائك التيتانيوم من النوع - والنوع - والنوع + - تظهر توافقًا واضحًا مع المكونات المختلفة.

أنا. + سبائك التيتانيوم

+ تجمع سبائك التيتانيوم بين القوة واللدونة والأداء العالي في درجات الحرارة-، ويمكن تنظيم خصائصها عن طريق المعالجة الحرارية. وهي النوع الأكثر استخدامًا في المكونات الأساسية للروبوتات البشرية، ممثلة بـ Gr5 ودرجاته المشتقة.

Gr5 (Ti6Al4V)يتمتع بقوة شد تبلغ 900-1100 ميجا باسكال مع أداء وتكلفة متوازنين، ويستخدم بشكل شائع في -مكونات المفاصل الثقيلة والهياكل العظمية الحاملة-. يستخدم Atlas V11 من شركة Boston Dynamics هذه السبيكة لتصنيع إطارات دعم العمود الفقري، مما يحسن بشكل كبير من استقرار جسم الروبوت.

يتميز Gr5 ELI بمرونة وتوافق حيوي أفضل، مما يجعله مناسبًا لمكونات التفاعل البشري-. تستخدم مفاصل اليد البارعة لجهاز Walker X من UBTECH هذه الدرجة وقد اجتازت 2 مليون اختبار دورة.

يُظهر Ti6Al2Sn4Zr2Mo أداءً فائقًا في درجات الحرارة العالية-، وينطبق على مكونات توليد الحرارة- مثل مبيتات الوحدة المشتركة، مما يوفر الحماية لأجزاء التحكم الإلكترونية.

ثانيا. سبائك التيتانيوم
تتكون سبائك التيتانيوم بشكل أساسي من -عناصر تثبيت مثل Mo وNb وTa وV مع كمية إضافية أكبر من أو تساوي 10%. بعد المعالجة الحرارية، قوة الشد تصل إلى أكبر من أو تساوي 1100MPa. تتميز بقابلية تشغيل باردة وتوافق حيوي ممتازين، كما أنها غير-سامة، مما يجعلها مناسبة للمكونات الأساسية- ذات الأحمال العالية والدقة العالية- للروبوتات البشرية.

Ti13Nb13Zr خالي من الفاناديوم والألمنيوم ويتمتع بتوافق حيوي جيد. وهي مناسبة لمكونات الاتصال الآلي-بالبشر لروبوتات التمريض وإعادة التأهيل، والتي يمكن أن تقلل من الحماية من الضغط وتحسن سلامة وراحة الاستخدام.

يتمتع Ti29Nb13Ta4.6Zr (TNZT) بمعامل مرن قريب من معامل المرونة في العظام البشرية، مع قوة ممتازة ومقاومة للتآكل. يتم استخدامه في الغالب في المفاصل الإلكترونية ويمكن أن يقلل من تركيز الضغط، وهو مناسب للروبوتات الطبية المساعدة.

يتمتع Ti15Mo بمقاومة قوية للتآكل، وينطبق على المحامل المشتركة ومشغلات الروبوتات التي تعمل في بيئات معقدة مثل الصناعات الخارجية والكيميائية، والتي يمكن أن تمنع التآكل وتضمن التشغيل المستقر.

ثالثا. سبائك التيتانيوم
تتكون سبائك التيتانيوم بشكل أساسي من -عناصر تثبيت مثل Al وSn وZr، مع بنية طور واحدة - في درجة حرارة الغرفة. إنها تتمتع بقابلية لحام جيدة ومقاومة للتآكل، كما أن قوتها أعلى من قوة التيتانيوم النقي، مع حد أقصى لدرجة حرارة الخدمة العالية-التي تصل إلى 500 درجة. وهي مناسبة للمكونات ذات التحميل المنخفض-والمكونات عالية الدقة-للروبوتات البشرية، خاصة لمجموعات الاستشعار الدقيقة.

الصف 9 (Ti-3Al-2.5V) يتمتع بقوة متوازنة ولدونة بالإضافة إلى قابلية تصنيع ممتازة، ويمكن تحويله إلى أجزاء رقيقة الجدران بسماكة أقل من 0.1 مم مع أداء جيد للتدريع الكهرومغناطيسي. يتم استخدامه بشكل شائع في أغلفة أجهزة الاستشعار والأكمام الواقية من الأسلاك. تستخدم شركة Festo الألمانية هذه المادة لتعبئة أجهزة الاستشعار اللمسية، مما يقلل السُمك بنسبة 30% ويحقق دقة تصل إلى 5 ميكرومتر، مما يحسن بشكل كبير من دقة الاستشعار للأيدي الإلكترونية.

يتميز الصف 23 (Ti-6Al-4V ELI) بمرونة وتوافق حيوي أفضل عن طريق تقليل العناصر الخلالية، مما يجعله مناسبًا لمكونات الاستشعار المرنة. يستخدمه معهد شنيانغ للأتمتة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم كركيزة لصنع مستشعرات ضغط مرنة يتم تطبيقها على أطراف أصابع جهاز CyberOne من Xiaomi، مما يتيح التحكم الدقيق في القوة والحركات التفاعلية الدقيقة.
رابعا. التيتانيوم النقي تجاريا

لا يحتوي التيتانيوم النقي تجاريًا على عناصر صناعة السبائك الإضافية، مع مرونة ممتازة ومقاومة للتآكل وقوة معتدلة. إنها مناسبة للمكونات المساعدة ذات متطلبات القوة المنخفضة ولكنها تحتاج إلى مقاومة عالية للتآكل، مما يوفر الدعم الأساسي للهيكل الأساسي للروبوتات.

يتمتع الصف الثاني بأداء شامل ومتوازن مع المعالجة والتكلفة التي يمكن التحكم فيها. يتم استخدامه في الغالب لتوصيل المكونات وإغلاقها مثل حلقات منع التسرب ومسامير التوصيل، ويمكن أيضًا تطبيقه على مبيتات وحدة التحكم لتحقيق تصميم خفيف الوزن وحماية -من التآكل.

يتميز الدرجة 1 بمرونة جيدة ولكن قوتها منخفضة، ومناسب للأجزاء الواقية ذات الجدران الرقيقة-مثل أغلفة المستشعرات المرنة والأكمام الواقية من الأسلاك. إنه مقاوم للتآكل-، وليس من السهل إتلافه، وله عمر خدمة أطول.

تنتج مجموعة Ruihang بشكل أساسي المواد الخام اللازمة للتصنيع الدقيق. لمزيد من التفاصيل يرجى مراسلتنا على البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com