Nos últimos anos, graças aos avanços revolucionários na tecnologia de inteligência artificial generativa, a indústria de robôs humanóides tem ganhado cada vez mais atenção. Empresas de tecnologia nacionais e internacionais, incluindo Tesla, Huawei, Xiaomi, Tencent e Yushuo Technology, entraram no setor e intensificaram seus esforços.

Relatórios de análise da indústria mostram que em 2023, a indústria de robôs humanóides da China entrou em um período de crescimento explosivo, com o tamanho do mercado atingindo 3,91 bilhões de yuans, um aumento anual de 85,7%. Espera-se que a indústria de robôs humanóides continue a crescer rapidamente em 2024 e 2025 e, até 2026, o tamanho do mercado da indústria de robôs humanóides da China excederá 20 bilhões de yuans.

(ULSrobótica)

Redução de peso corporal robóticaa tecnologia é uma das principais áreas de pesquisa, pois aborda questões como a colaboração estreita entre humanos e robôs em espaços confinados, garantindo a segurança durante operações conjuntas para evitar lesões causadas pela máquina e melhorando a mobilidade e flexibilidade do robô.

A estrutura esquelética dos membros serve como estrutura básica que suporta vários movimentos de robôs humanóides. Seus cenários de aplicação incluem materiais de concha, coluna vertebral, braços, antebraços, coxas, pernas e outros componentes estruturais. Os materiais comuns usados ​​incluem aço, ligas de alumínio, ligas de magnésio, fibra de carbono e materiais poliméricos. Seguindo a tendência de redução de peso, “substituir o aço pelo plástico” tornou-se um tema quente na fabricação de robôs humanóides.

Este artigo apresentará oito materiais poliméricos comumente usados ​​em robôs humanóides.

1. Poliéter Éter Cetona (PEEK)
No início de 2024, a Tesla apresentou o robô humanóide Optimus-Gen2, que reduziu o seu peso em 10 kg e aumentou a velocidade de caminhada em 30% sem sacrificar o desempenho, graças a um material leve – PEEK. PEEK é uma das principais matérias-primas utilizadas na produção de robôs humanóides.

PEEK, ou Polieteretercetona, é um polímero de alto desempenho composto de unidades repetidas que contêm um grupo cetona e dois grupos éter na estrutura da cadeia principal. É classificado como um polímero especial e é um dos mais altos em termos de desempenho geral e valor do produto entre os plásticos de engenharia.

PEEK possui uma ampla gama de propriedades. Ele supera a maioria dos outros plásticos de engenharia especializados em termos de rigidez, ao mesmo tempo que oferece tenacidade, resistência mecânica e excelente resistência ao calor, desgaste e corrosão.

Com alta resistência específica e baixa densidade, o PEEK pode reduzir significativamente o peso do material e, ao mesmo tempo, atender aos requisitos de resistência, tornando-o uma solução ideal para aplicações leves. Tem amplo potencial nos setores industriais para aplicações de "substituição do aço pelo plástico".

Gráfico: PEEK tem vantagens significativas em propriedades físicas e químicas.

O PEEK pode melhorar seu desempenho geral ao ser composto com materiais como fibra de carbono e fibra de vidro. Aproveitando a alta resistência à tração e o módulo de elasticidade da fibra de carbono, os materiais PEEK reforçados com fibra de carbono apresentam maior tenacidade, resistência ao impacto, resistência específica e estabilidade térmica. Estas propriedades os tornam adequados para aplicações em braços robóticos, articulações e outros componentes, com potencial significativo em robôs humanóides.

Com uma demanda estimada de 10 milhões de robôs humanóides, espera-se que o uso de PEEK para soluções leves impulsione uma demanda adicional de 105.000 toneladas de PEEK, resultando em um tamanho de mercado de PEEK de 52,5 bilhões de RMB.

Gráfico: Mercado PEEK Popotencial em Robôs Humanóides

2. Poliamida (PA)
O robô Poppy, projetado pela Ensta ParisTech e Flowers Lab da França, tem todas as peças impressas em 3D com tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (SLS), sendo o material Poliamida (PA), exceto motores e circuitos eletrônicos.

Nylon, também conhecido como Poliamida (PA), é um termo geral para resinas termoplásticas com grupos amida repetidos - NHCO - na estrutura molecular. É amplamente utilizado em vários setores e é o tipo mais comumente usado entre os cinco principais plásticos de engenharia. O nylon tem baixa densidade, alta resistência mecânica, rigidez, dureza e tenacidade, excelente resistência ao envelhecimento, boas propriedades de amortecimento de vibrações, propriedades de deslizamento superiores, excelente resistência ao desgaste e boa usinabilidade. Também apresenta controle preciso durante a usinagem, sem deformação e excelente desempenho antidesgaste, além de boa estabilidade dimensional. A principal desvantagem é sua alta absorção de água.

3. PC/ABS
O robô humanóide NAO, desenvolvido pelo Grupo SoftBank, é feito principalmente de plástico policarbonato-ABS, poliamida e materiais termoplásticos reforçados com fibra de carbono.

O plástico de engenharia ABS, também conhecido como PC+ABS (liga de plástico de engenharia), é comumente referido como liga de plástico na indústria química. É denominado PC+ABS porque este material combina a excelente resistência ao calor, resistência às intempéries, estabilidade dimensional e resistência ao impacto da resina de PC com a excelente fluidez de processamento da resina ABS. Como resultado, é utilizado em produtos com paredes finas e formatos complexos, mantendo seu excelente desempenho e a moldabilidade de materiais plásticos compostos por um éster.

A principal desvantagem do plástico de engenharia ABS é seu peso pesado e baixa condutividade térmica. A sua temperatura de moldagem é determinada pela faixa de temperatura entre os dois materiais de base, normalmente em torno de 240-265°C. Se a temperatura for muito alta, o ABS se decomporá e, se for muito baixa, a fluidez do material do PC será inadequada.