티타늄 합금: 휴머노이드 로봇의 두 번째 골격

휴머노이드 로봇은 하중을 지탱하는 구성 요소에 사용되는 강철 및 기존 알루미늄 합금을 단계적으로 폐지했습니다. "제2의 해골"로서,티타늄 합금모든 로봇 관절에 완벽하게 맞습니다. 경량, 고강도, 우수한 내피로성을 특징으로 하여 경량화와 내하중의 상충을 해결하고, 휴머노이드 로봇의 대량생산과 상용화를 견인합니다.

 

 

 

초기 휴머노이드 로봇은 골격으로 강철을 사용했습니다. 강철은 충분한 강성을 제공하지만 전체 중량이 과도하게 발생합니다. - 일부 로봇의 무게는 150kg을 넘었습니다. 이로 인해 배터리 수명이 짧아지고 모터 마모가 심해지며 복잡한 생체 공학적 움직임이 불가능해졌습니다.

 

이후 업계에서는 무게를 줄이기 위해 알루미늄 합금으로 전환했으며, 이는 주로 비내력 외부 케이싱에 사용됩니다.- 그러나 알루미늄 합금은 내피로성과 강성이 부족하여 응력-지탱 접합에 적합하지 않습니다. 마그네슘 합금은 내식성과 내충격성이 낮고 탄소섬유는 박리되기 쉽고 수리가 어렵습니다. 이들 재료 중 어느 것도 주요 하중을 ​​지지하는 뼈대 역할을 할 수 없습니다.-

 

휴머노이드 로봇에는 티타늄 합금이 완벽하게 충족하는 일련의 특성인 경량, 고강도 및 뛰어난 피로 저항이 결합된 재료가 필요합니다. 오늘날 티타늄 합금은 고급 휴머노이드 로봇의 내하중-뼈대를 위한 표준 재료가 되었습니다.- 업계에서는 외부 케이싱용 알루미늄 및 마그네슘 합금과 하중-지탱 구조용 티타늄 합금이라는 결합 솔루션을 널리 채택하고 있습니다.

 

 

1. 가벼운 무게와 높은 강도

밀도는 강철보다 훨씬 낮고 비강도는 알루미늄보다 훨씬 뛰어납니다. 다음으로 만들어진 구성 요소Ti-6Al-4V40%의 무게 감소를 달성할 수 있습니다. 티타늄 합금을 채택한 후 여러 휴머노이드 로봇은 전체 무게가 낮아지고 배터리 수명이 길어지며 움직임이 더욱 유연해지고 모터 부하가 감소합니다.

 

2. 뛰어난 내피로성

이 소재는 내피로성 측면에서 스테인리스강보다 뛰어나며 접합부에 수백만 번 반복되는 충격을 견딜 수 있습니다. 이를 통해 로봇은 24시간 내내 지속적으로 작업할 수 있어 유지 관리 비용이 절감되고 장비의 전체 ​​서비스 수명이 연장됩니다.

 

3. 다양한 용도에 적합한 내부식성 및 비자성-

그리스, 습기 및 화학적 부식에 강합니다. 비자성체이기 때문에-다양한 센서에 간섭을 일으키지 않습니다. 생체 적합성이 우수하여 산업 운영, 재택 간호, 의료 지원 및 재활 외골격에 적용 가능합니다.

 

4. 복잡한 구조에 대한 3D 프린팅과의 호환성

적층 제조를 통해-중공 생체공학 골격의 일체형 형성이 가능합니다. 토폴로지 최적화는 버퍼링 및 충돌 방지 성능을 향상시키면서 무게를 더욱 줄입니다. 높은 가공 정밀도는 프로토타입 개발과 대량 생산 모두에 적합합니다.

 

 

1. 하중-지탱 조인트

Gr5 티타늄 합금엉덩이, 무릎, 어깨, 발목 관절 등 주요 응력을 받는 부위-에 광범위하게 적용되어 하중과 충격을 견딜 수 있습니다. 대형-로봇의 경우 단일 장치에 사용되는 티타늄 합금의 무게는 6kg에 달하므로 조립 및 취급과 같은 고강도 작업에{4}}이상적입니다.

 

2. 몸통과 척추

일체형으로 형성된 다공성 티타늄 합금 척추가 조립된 알루미늄 구조를 대체하여 차체 강성을 18% 향상시켰습니다. 충돌을 완화하고 내부 정밀 부품을 보호할 수 있습니다. 국내 전용 티타늄 소재가 프로토타입 테스트에 들어갔습니다.

 

3. 의료용 외골격

뛰어난 생체 적합성으로 인해 티타늄 합금은 재활 및 수술 보조 로봇의 뼈대를 위한 최고의 선택입니다. 착용해도 안전하고 자극이 없어 안전한 인간{1}}기계 상호작용을 실현합니다.

 

 

과거에는 티타늄 원료의 높은 비용과 어려운 가공으로 인해 대규모 적용이 제한되었습니다.- 최근 몇 년 동안 산업 체인 기술 업그레이드로 인해 상황이 바뀌었습니다. 티타늄 재료 재활용 및 압연 기술과 3D 프린팅 티타늄 분말 생산은 관련 비용을 절반으로 줄였습니다. 또한 통합 처리를 통해 작업 절차가 간소화되어 전체 제조 비용이 꾸준히 절감됩니다.

 

2026년은 휴머노이드 로봇용 티타늄 합금 뼈대 대량생산에 있어 중요한 해가 될 것이다. 국내 티타늄 소재 및 부품 기업은 완전한 독립 공급망을 구축하여 핵심 소재의 국내 대체를 실현했습니다. 업계 추정에 따르면 전용 티타늄 합금 시장 규모는 2026년에 150억 위안을 초과할 것이며 티타늄 합금 골격의 보급률은 계속 증가할 것으로 예상됩니다.

 

 

미래에 새로운 티타늄 합금과 저비용 제조 기술이 성숙해짐에 따라 티타늄 골격은 저렴한 휴머노이드 로봇에서 대중화되어 로봇이 인간과 더욱 유사한 움직임을 수행하고 전력을 생성할 수 있게 될 것입니다. 핵심 기초 소재인 티타늄 합금은 지능형 알고리즘과 물리적 하드웨어를 연결하고 휴머노이드 로봇 산업 발전의 핵심 기둥 역할을 합니다.