হিউম্যানয়েড রোবটে টিপিইউ উপাদানের প্রয়োগ

টিপিইউ (থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন)এর নমনীয়তা, স্থিতিস্থাপকতা এবং ক্ষয় প্রতিরোধের মতো অসামান্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যার ফলে এটি হিউম্যানয়েড রোবটের মূল উপাদান যেমন বাইরের আবরণ, রোবোটিক হাত এবং স্পর্শ সংবেদকগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। নিচে প্রামাণ্য একাডেমিক গবেষণাপত্র এবং প্রযুক্তিগত প্রতিবেদন থেকে সংকলিত বিস্তারিত ইংরেজি তথ্য দেওয়া হলো: ১. **ব্যবহার করে একটি মানবাকৃতির রোবোটিক হাতের নকশা এবং উন্নয়ন**টিপিইউ উপাদান**সারসংক্ষেপ**: এখানে উপস্থাপিত গবেষণাপত্রটি একটি মানবসদৃশ রোবোটিক হাতের জটিলতা সমাধানের উপায় নিয়ে আলোচনা করে। রোবোটিক্স বর্তমানে সবচেয়ে দ্রুত অগ্রসরমান একটি ক্ষেত্র এবং এখানে সবসময়ই মানুষের মতো কার্যকলাপ ও আচরণের অনুকরণের একটি প্রচেষ্টা রয়েছে। মানবসদৃশ হাত হলো মানুষের মতো কার্যকলাপ অনুকরণের অন্যতম একটি উপায়। এই গবেষণাপত্রে, ১৫ ডিগ্রি অফ ফ্রিডম এবং ৫টি অ্যাকচুয়েটর সহ একটি মানবসদৃশ হাত তৈরির ধারণাটি বিশদভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে এবং সেইসাথে রোবোটিক হাতটির যান্ত্রিক নকশা, নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, গঠন এবং বিশেষত্ব নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। হাতটির একটি মানবসদৃশ চেহারা রয়েছে এবং এটি মানুষের মতো কাজও করতে পারে, যেমন—কোনো কিছু ধরা এবং হাতের অঙ্গভঙ্গি প্রদর্শন। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, হাতটি একটি একক অংশ হিসেবে ডিজাইন করা হয়েছে এবং এর জন্য কোনো ধরনের সংযোজনের প্রয়োজন নেই। এটি চমৎকার ওজন তোলার ক্ষমতা প্রদর্শন করে, কারণ এটি নমনীয় থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন দিয়ে তৈরি।(টিপিইউ) উপাদানএবং এর স্থিতিস্থাপকতা এটাও নিশ্চিত করে যে হাতটি মানুষের সাথে যোগাযোগের জন্যও নিরাপদ। এই হাতটি হিউম্যানয়েড রোবটের পাশাপাশি কৃত্রিম হাতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। সীমিত সংখ্যক অ্যাকচুয়েটর নিয়ন্ত্রণকে সহজ করে এবং হাতটিকে হালকা করে তোলে। ২. **চতুর্মাত্রিক প্রিন্টিং পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি নরম রোবোটিক গ্রিপার তৈরির জন্য থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন পৃষ্ঠের পরিবর্তন** > কার্যকরী গ্রেডিয়েন্ট অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং-এর বিকাশের অন্যতম একটি পথ হলো নরম রোবোটিক গ্রিপিং-এর জন্য চতুর্মাত্রিক (4D) প্রিন্টেড কাঠামো তৈরি করা, যা ফিউজড ডিপোজিশন মডেলিং থ্রিডি প্রিন্টিং-এর সাথে নরম হাইড্রোজেল অ্যাকচুয়েটরকে একত্রিত করে অর্জন করা হয়। এই কাজটি একটি শক্তি-স্বনির্ভর নরম রোবোটিক গ্রিপার তৈরির জন্য একটি ধারণাগত পদ্ধতি প্রস্তাব করে, যা থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন (TPU) দিয়ে তৈরি একটি পরিবর্তিত থ্রিডি প্রিন্টেড হোল্ডার সাবস্ট্রেট এবং জিলেটিন হাইড্রোজেলের উপর ভিত্তি করে একটি অ্যাকচুয়েটর নিয়ে গঠিত, যা জটিল যান্ত্রিক কাঠামো ব্যবহার না করেই প্রোগ্রাম করা হাইগ্রোস্কোপিক বিকৃতির সুযোগ দেয়। ২০% জিলেটিন-ভিত্তিক হাইড্রোজেলের ব্যবহার কাঠামোটিতে সফট রোবোটিক বায়োমিমেটিক কার্যকারিতা প্রদান করে এবং তরল পরিবেশে স্ফীত হওয়ার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে মুদ্রিত বস্তুটির বুদ্ধিমান উদ্দীপনা-প্রতিক্রিয়াশীল যান্ত্রিক কার্যকারিতার জন্য দায়ী। আর্গন-অক্সিজেন পরিবেশে ১০০ ওয়াট শক্তি এবং ২৬.৭ প্যাসকেল চাপে ৯০ সেকেন্ড ধরে থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেনের লক্ষ্যযুক্ত পৃষ্ঠ কার্যকরীকরণ এর মাইক্রোরিলিফে পরিবর্তন ঘটায়, যার ফলে এর পৃষ্ঠে স্ফীত জিলেটিনের আনুগত্য এবং স্থিতিশীলতা উন্নত হয়। ম্যাক্রোস্কোপিক ডুবো সফট রোবোটিক গ্রিপিংয়ের জন্য ৪ডি প্রিন্টেড বায়োকম্প্যাটিবল চিরুনি কাঠামো তৈরির বাস্তবায়িত ধারণাটি অনাক্রমণাত্মক স্থানীয় গ্রিপিং প্রদান করতে পারে, ছোট বস্তু পরিবহন করতে পারে এবং জলে স্ফীত হওয়ার পর জৈব-সক্রিয় পদার্থ নির্গত করতে পারে। ফলস্বরূপ পণ্যটি তাই একটি স্ব-চালিত বায়োমিমেটিক অ্যাকচুয়েটর, একটি এনক্যাপসুলেশন সিস্টেম বা সফট রোবোটিক্স হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। ৩. **বিভিন্ন নকশা ও পুরুত্ব সহ থ্রিডি-প্রিন্টেড হিউম্যানয়েড রোবট আর্মের বাহ্যিক অংশের বৈশিষ্ট্য নিরূপণ** > হিউম্যানয়েড রোবটিক্সের বিকাশের সাথে সাথে, মানুষ ও রোবটের উন্নততর মিথস্ক্রিয়ার জন্য নরম বাহ্যিক অংশের প্রয়োজন হচ্ছে। মেটা-মেটেরিয়ালের অক্সিটিক কাঠামো নরম বাহ্যিক অংশ তৈরির একটি সম্ভাবনাময় উপায়। এই কাঠামোগুলোর অনন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। থ্রিডি প্রিন্টিং, বিশেষ করে ফিউজড ফিলামেন্ট ফ্যাব্রিকেশন (FFF), এই ধরনের কাঠামো তৈরি করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন (TPU) এর ভালো স্থিতিস্থাপকতার কারণে এটি সাধারণত FFF-এ ব্যবহৃত হয়। এই গবেষণার লক্ষ্য হলো শোর ৯৫এ টিপিইউ ফিলামেন্ট ব্যবহার করে FFF থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে হিউম্যানয়েড রোবট অ্যালিস III-এর জন্য একটি নরম বাহ্যিক আবরণ তৈরি করা। > > এই গবেষণায় একটি থ্রিডি প্রিন্টারের সাথে সাদা টিপিইউ ফিলামেন্ট ব্যবহার করে থ্রিডিপি হিউম্যানয়েড রোবট আর্ম তৈরি করা হয়েছে। রোবট আর্মটিকে অগ্রবাহু এবং ঊর্ধ্ববাহু অংশে বিভক্ত করা হয়েছিল। নমুনাগুলোতে বিভিন্ন নকশা (সলিড এবং রি-এন্ট্রান্ট) এবং পুরুত্ব (১, ২, এবং ৪ মিমি) প্রয়োগ করা হয়েছিল। প্রিন্ট করার পর, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলো বিশ্লেষণ করার জন্য নমন, টান এবং সংকোচন পরীক্ষা করা হয়েছিল। ফলাফল নিশ্চিত করেছে যে পুনঃপ্রবেশকারী কাঠামোটি সহজেই নমন বক্ররেখা বরাবর বাঁকানো যায় এবং এতে কম পীড়নের প্রয়োজন হয়। সংকোচন পরীক্ষায়, পুনঃপ্রবেশকারী কাঠামোটি কঠিন কাঠামোর তুলনায় ভার সহ্য করতে সক্ষম ছিল। >> তিনটি পুরুত্বই বিশ্লেষণ করার পর, এটি নিশ্চিত করা হয়েছে যে ২ মিমি পুরুত্বের পুনঃপ্রবেশকারী কাঠামোটির নমন, টান এবং সংকোচন বৈশিষ্ট্যের ক্ষেত্রে চমৎকার গুণাবলী রয়েছে। অতএব, একটি ৩ডি-প্রিন্টেড হিউম্যানয়েড রোবট আর্ম তৈরির জন্য ২ মিমি পুরুত্বের পুনঃপ্রবেশকারী প্যাটার্নটি অধিক উপযুক্ত। ৪. **এই ৩ডি-প্রিন্টেড টিপিইউ “সফট স্কিন” প্যাডগুলো রোবটকে স্বল্প খরচে অত্যন্ত সংবেদনশীল স্পর্শের অনুভূতি দেয়** > ইউনিভার্সিটি অফ ইলিনয় আরবান-শ্যাম্পেইনের গবেষকরা রোবটকে মানুষের মতো স্পর্শের অনুভূতি দেওয়ার জন্য একটি স্বল্প খরচের উপায় বের করেছেন: ৩ডি-প্রিন্টেড সফট স্কিন প্যাড যা যান্ত্রিক চাপ সংবেদক হিসেবেও কাজ করে। স্পর্শ-সংবেদী রোবোটিক সেন্সরগুলিতে সাধারণত খুব জটিল ইলেকট্রনিক্স অ্যারে থাকে এবং সেগুলি বেশ ব্যয়বহুল, কিন্তু আমরা দেখিয়েছি যে কার্যকরী ও টেকসই বিকল্প খুব কম খরচে তৈরি করা সম্ভব। অধিকন্তু, যেহেতু এটি কেবল একটি থ্রিডি প্রিন্টারকে রিপ্রোগ্রাম করার বিষয়, তাই একই কৌশল সহজেই বিভিন্ন রোবোটিক সিস্টেমের জন্য কাস্টমাইজ করা যেতে পারে। রোবোটিক হার্ডওয়্যারে বড় ধরনের বল এবং টর্ক থাকতে পারে, তাই যদি এটি সরাসরি মানুষের সাথে যোগাযোগ করে বা মানুষের পরিবেশে ব্যবহৃত হয়, তবে এটিকে বেশ নিরাপদ করে তৈরি করা প্রয়োজন। আশা করা হচ্ছে যে নরম ত্বক এক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে, কারণ এটি যান্ত্রিক নিরাপত্তা সম্মতি এবং স্পর্শ-সংবেদন উভয় ক্ষেত্রেই ব্যবহার করা যেতে পারে। দলটির সেন্সরটি একটি সাধারণ Raise3D E2 থ্রিডি প্রিন্টারে থার্মোপ্লাস্টিক ইউরেথেন (TPU) থেকে প্রিন্ট করা প্যাড ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে। নরম বাইরের স্তরটি একটি ফাঁপা ভেতরের অংশকে ঢেকে রাখে, এবং যখন বাইরের স্তরটি সংকুচিত হয়, তখন ভেতরের বায়ুর চাপ সেই অনুযায়ী পরিবর্তিত হয় — যা একটি Teensy 4.0 মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে সংযুক্ত Honeywell ABP DANT 005 প্রেশার সেন্সরকে কম্পন, স্পর্শ এবং ক্রমবর্ধমান চাপ শনাক্ত করতে সক্ষম করে। ধরুন, আপনি হাসপাতালের পরিবেশে সহায়তার জন্য নরম চামড়ার রোবট ব্যবহার করতে চান। সেগুলোকে নিয়মিত জীবাণুমুক্ত করতে হবে, অথবা চামড়াটি নিয়মিত প্রতিস্থাপন করতে হবে। উভয় ক্ষেত্রেই, এর খরচ অনেক বেশি। তবে, থ্রিডি প্রিন্টিং একটি অত্যন্ত সম্প্রসারণযোগ্য প্রক্রিয়া, তাই বিনিময়যোগ্য অংশগুলো স্বল্প খরচে তৈরি করা যায় এবং রোবটের শরীর থেকে সহজেই লাগানো ও খোলা যায়। ৫. **সফট রোবোটিক অ্যাকচুয়েটর হিসেবে টিপিইউ নিউ-নেটের অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং** > এই গবেষণাপত্রে, সফট রোবোটিক উপাদান হিসেবে থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন (টিপিইউ)-এর অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং (এএম) প্রক্রিয়াটি এর প্রয়োগের প্রেক্ষাপটে অনুসন্ধান করা হয়েছে। অন্যান্য স্থিতিস্থাপক এএম উপকরণের তুলনায়, টিপিইউ শক্তি এবং স্ট্রেইনের ক্ষেত্রে উন্নততর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। সিলেক্টিভ লেজার সিন্টারিং পদ্ধতিতে, একটি সফট রোবোটিক কেস স্টাডি হিসেবে নিউম্যাটিক বেন্ডিং অ্যাকচুয়েটর (নিউ-নেট) থ্রিডি প্রিন্ট করা হয় এবং অভ্যন্তরীণ চাপের সাপেক্ষে এর বিচ্যুতির পরীক্ষামূলক মূল্যায়ন করা হয়। অ্যাকচুয়েটরগুলোর সর্বনিম্ন দেয়ালের পুরুত্বের সাপেক্ষে বায়ুরোধীতার কারণে সৃষ্ট লিকেজ পর্যবেক্ষণ করা হয়। সফট রোবটিক্সের আচরণ বর্ণনা করার জন্য, হাইপারইলাস্টিক উপাদানের বর্ণনাকে জ্যামিতিক বিকৃতি মডেলে অন্তর্ভুক্ত করতে হয়, যা উদাহরণস্বরূপ, বিশ্লেষণাত্মক বা সংখ্যাসূচক হতে পারে। এই গবেষণাপত্রটি একটি সফট রোবটিক অ্যাকচুয়েটরের নমন আচরণ বর্ণনা করার জন্য বিভিন্ন মডেল নিয়ে আলোচনা করে। অ্যাডিটিভলি ম্যানুফ্যাকচারড থার্মোপ্লাস্টিক পলিইউরেথেন বর্ণনা করার জন্য একটি হাইপারইলাস্টিক উপাদান মডেলের প্যারামিটার নির্ধারণ করতে যান্ত্রিক উপাদান পরীক্ষা প্রয়োগ করা হয়। অ্যাকচুয়েটরের বিকৃতি বর্ণনা করার জন্য ফাইনাইট এলিমেন্ট পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে একটি সংখ্যাসূচক সিমুলেশনের প্যারামিটার নির্ধারণ করা হয় এবং এই ধরনের অ্যাকচুয়েটরের জন্য সম্প্রতি প্রকাশিত একটি বিশ্লেষণাত্মক মডেলের সাথে এর তুলনা করা হয়। উভয় মডেলের পূর্বাভাস সফট রোবটিক অ্যাকচুয়েটরের পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়। যদিও বিশ্লেষণাত্মক মডেলে বৃহত্তর বিচ্যুতি পাওয়া যায়, সংখ্যাসূচক সিমুলেশনটি গড়ে ৯° বিচ্যুতির সাথে নমন কোণের পূর্বাভাস দেয়, তবে গণনার জন্য সংখ্যাসূচক সিমুলেশনগুলোতে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি সময় লাগে। একটি স্বয়ংক্রিয় উৎপাদন পরিবেশে, সফট রোবটিক্স অনমনীয় উৎপাদন ব্যবস্থাকে ক্ষিপ্র ও স্মার্ট উৎপাদনের দিকে রূপান্তরে পরিপূরক ভূমিকা পালন করতে পারে।