로봇 공학 용 실리콘 원료를 선택하려면 응용 시나리오, 재료 속성, 프로세스 호환성, 비용 및 지속 가능성의 네 가지 주요 차원을 포괄적으로 고려해야합니다. . 특정 선택 전략 및 분석은 다음과 같습니다.
1. 응용 프로그램 시나리오에 따라 핵심 요구 사항을 결정합니다
촉각 센서 통합
요구 사항 : 촉각 피드백을 달성하려면 전도성 재료 (예 :은 페이스트 또는 탄소 나노 튜브) 또는 마이크로 니틀 어레이 구조를 포함시켜 .
예 : UBC 팀이 개발 한 실리콘 기반 소프트 센서는 약한 전기장을 사용하여 힘을 느끼기 위해 계란의 정확한 파악을 가능하게합니다. . . . . 이는 전도도와 유연성이 뛰어난 실리콘 재료 (예 : 500%이상의 그래 핀/실리콘 합성) .}} .}.
극한 환경에 대한 적응성
요구 사항 : 고온 저항 ({-50 학위 250도) 및 화학 저항 (예 : 기름진 환경) .
솔루션 : 소수성 나노 코팅 (150도 미만의 접촉각)을 적용하면 센서의 수명을 100, 000 사이클로 연장합니다. 고온 저항성 실리콘 선택 (예 : 200도를 초과하는 온도를 견딜 수있는 LSR 액체 실리콘 고무) . Medical Robotics
요구 사항 : 생체 적합성 (ISO 10993 인증), 생분해 성 (예 : 키토산 기반 전자 피부) .
예 : 숫자 센서는 최적화 된 실리콘 제형 (Hardness 25 Shore A) 및 자동화 된 제조 공정을 통해 전통적인 솔루션의 1/5로 비용을 줄이며 의료 등급 안전 표준 .도 줄입니다.
II . 재료 속성에 따른 성능 요구 사항 일치
경도와 탄력성
로봇 조인트는 유연성과지지 균형을 맞추기 위해 중간 경도 (20-30 해안 a)가 필요하며 모션 정확도에 영향을 미치는 과도한 변형을 방지합니다. .
Bionic Skin : 초소형 경도 (0-18} Shore a)는 인간 조직의 터치를 시뮬레이션해야합니다. 예를 들어, Nanjing University의 Pan Lijia 팀이 개발 한 생체 모방 촉각 센서는 다층 구조를 사용하여 정상적인 힘을 동시에 검출합니다 ({4} n). ) .
인장 강도와 눈물 강도
장기적인 기계적 모션 시나리오 : 정적 디스플레이 시나리오의 반복적 인 굽힘 및 스트레칭 .에 견딜 수 있도록 14kN/m보다 큰 5MPA보다 큰 인장 강도 및 14kN/m보다 큰 강도 강도는 강도 요구 사항을 적절하게 낮추어 저비용 침전성을 우선 순위로 낮출 수 있습니다. 실리콘) .
전도성 및 신호 안정성
트리 보전 센서 : 신호 드리프트를 해결하기 위해 동적 자기장 보상 알고리즘과 결합하여 고도로운 실리콘 (예 : 탄소 나노 튜브)을 선택해야합니다 .
시각적 촉각 센서 : 고도로 투명한 실리콘 (투명성이 높은 실리카로 강화 된 실리콘과 같은 투명성을 제공 함)은 다중 방향 마이크로 카메라와 함께 선택되어야합니다.
III . 프로세스 호환성 : 생산 가능성 보장
성형 공정
주입 성형 : 대규모 생산에 적합한 저급성 LSR 액체 실리콘 고무를 선택해야하며, 이는 주입 성형기에 자동으로 지속적으로 공급 될 수 있습니다 .
3D 프린팅 : 맞춤형 복잡한 구조 (예 : 바이오닉 뼈 설계)에 적합한 인쇄용 실리콘 재료를 선택해야합니다 (예 : 디지털 트윈을 기반으로하는 3D 프린팅 기술은 사용자 정의주기를 2 주에서 48 시간으로 줄일 수 있습니다) .
곰팡이 품질 : 실리콘 제품은 일반적으로 성형되어 있으며 금형 정확도는 수율 . 고정밀 금형 (예 : CNC 매치형 금형)을 선택해야합니다.
고온의 vulcanization : 온도 (150-200 학위) 및 경화 시간 (10-30 minter) .의 엄격한 제어가 필요한 두꺼운 벽 제품 (예 : 로봇 하우징)에 적합합니다.
실온 vulcanization : 경화를 가속화하기 위해 촉매 (백금 촉매 등)를 추가 해야하는 얇은 벽 제품 (예 : 센서 스킨)에 적합 .
iv . 비용 및 지속 가능성 : 성능 및 경제성 균형
비용 구조
로봇 공학 용 실리콘 : 단가는 대략 80-120 위안/kg이며 센서를 통합 한 후 비용이 더 높습니다 . 대규모 생산 (예 : 디지털 트윈스 기반 3D 프린팅 기술과 같은)은 60%. 비용을 절감 할 수 있습니다.
의료 등급의 실리콘 : 비싸지 않지만 (대략 150-300 yuan/kg) 표준화 된 생산 (예 : 숫자 센서 자동화 프로세스)은 가격을 낮출 수 있습니다 .
지속 가능성
환경 친화적 인 재료 : 생분해 성 실리콘 (예 : 키토산 기반 전자 피부)을 선택하여 환경 오염을 줄입니다 .
에너지 절약 프로세스 : 에너지 소비를 줄이기 위해 저온 저지방 기술 (예 : 실내 온도 vulcanization)을 사용하여 . V . 권장 선택 과정
요구 사항 분석 : 로봇의 응용 프로그램 시나리오 (e . g ., 산업, 의료, 서비스), 기능 요구 사항 (e . g ., 촉각 피드백, 환경 적응성) 및 안전 표준 (e.}, iso 10993, iso. fda) .
재료 스크리닝 : 실리콘 유형 (e {. g ., LSR, 복합 고무), 경도 (0-50 해안 A) 및 전도도 (전도성 재료 임베딩이 필요한지 여부) .을 선택하십시오.
프로세스 검증 : 성능을 테스트 할 샘플을 생성합니다 (e . g ., 인장 강도, 눈물 강도, 신호 안정성) 및 생산 비용 및 타당성 평가 .
대량 생산 : 제품 일관성을 보장하기 위해 원료 비율, 가황 온도 및 곰팡이 정밀도를 엄격하게 제어 .