В этом году на гала-концерте Весеннего фестиваля CCTV группа роботов, одетых в яркие хлопчатобумажные куртки, исполняла танец Янге и крутила носовые платки. Их движения были не только плавными, но и интерактивными, оставляя глубокое впечатление на зрителей. Хотя многие восхищались сложностью алгоритмов искусственного интеллекта, с точки зрения инсайдера отрасли мы признали революцию, происходящую в другом измерении — материалах. «Скелеты», которые позволяют этим роботам выполнять сальто назад и спарринги, не разваливаясь, во многом обязаны замечательным возможностям специальных инженерных пластиков.
Как видно на гала-концерте Весеннего фестиваля в этом году, роботы-гуманоиды претерпевают тихую трансформацию, «похудая и наращивая мышечную массу». Наше прошлое представление о роботах часто представляло собой тяжелые стальные скелеты, которые двигались медленно и представляли угрозу безопасности. Однако сегодня вес некоторых роботов можно снизить до диапазона от 27 до 45 кг. Этот скачок подкреплен прорывами в области легких материалов. Это стремление не просто ради эстетики; это важнейшее решение проблемы «беспокойства о дальности действия», препятствующей индустриализации человекоподобных роботов. Данные показывают, что на каждые 10% снижения веса робот может проехать примерно на 15% дальше при том же заряде аккумулятора.
Благодаря этой тенденции специальные конструкционные пластмассы, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK) и полифениленсульфид (PPS), которые являются основными продуктами в портфолио нашей компании, становятся новыми фаворитами в отрасли.
Зачем этим роботам такой «пластик»?
БратьПЭК, которого часто называют «Королем комплексной производительности». Он постепенно заменяет металлы в качестве основного материала для суставов и скелетов роботов. При эквивалентной прочности PEEK примерно на 50% легче алюминия и на 70% легче стали. Это позволяет роботам снять с себя тяжелый груз, двигаться более ловко и одновременно снизить нагрузку и тепловыделение суставных двигателей. Судя по характеристикам, PEEK может похвастаться прочностью на разрыв 100–115 МПа и стабильным модулем упругости при изгибе около 3,6 ГПа, что ставит его на первое место среди всех термопластов. Он сохраняет стабильность при высоких нагрузках и ударах, сопротивляясь остаточной деформации. Его коэффициент трения составляет всего 0,1-0,2, что обеспечивает превосходные самосмазывающиеся свойства. В сочетании с высокой износостойкостью он идеально подходит для изготовления шарнирных шестерен и подшипников, не требующих дополнительной смазки. Что еще более важно, PEEK имеет чрезвычайно низкую степень поглощения влаги - всего 0,05%. Это наделяет его исключительной стабильностью размеров, обеспечивая контроль допусков в пределах ±0,01 мм даже в условиях высокой влажности или высокой температуры, гарантируя точность движений робота. Значительное снижение веса и улучшение производительности робота-гуманоида Tesla Optimus Gen 2 во многом объясняются широким внедрением аналогичных материалов.
ВнеПЭК, ППС,известный как «Король экономичности», также добился значительных успехов в робототехнике. Его присущая ему устойчивость к высоким температурам с температурой плавления около 280°C и возможностью непрерывной эксплуатации при температуре выше 200°C неоценима. В сочетании с химической стойкостью и самозатухающими огнезащитными свойствами (UL-94V-0) он особенно подходит для изготовления роботизированных корпусов, предназначенных для работы в сложных условиях, или в качестве защитных компонентов рядом с аккумуляторными блоками, обеспечивая электробезопасность. ППС также обладает уступающей только фторопластам химической стойкостью, демонстрируя сильную стойкость к бензину, маслам и различным растворителям. Его коэффициент поглощения влаги составляет менее 0,05%, что обеспечивает превосходную стабильность размеров даже при высокой температуре и влажности.
Более того,LCP (жидкокристаллический полимер), благодаря своим превосходным диэлектрическим свойствам, используется в корпусах антенн роботов и компонентах высокоскоростной передачи сигналов. Это эффективно обеспечивает роботу «видение на большие расстояния 5G», обеспечивая задержку менее 10 миллисекунд. LCP обладает самоармирующейся природой, высокой прочностью и модулем упругости, температурой теплового отклонения, достигающей 355°C, и устойчивостью к погружению припоя при температуре 320°C. Он прозрачен для микроволнового излучения, что приводит к чрезвычайно низким потерям при передаче сигнала.
Эти специальные конструкционные пластмассы не только делают роботов «легкими, как ласточка», но и решают проблемы массового производства, связанные с затратами. Традиционная обработка металлических соединений часто требует много времени и материалов. Напротив, такие материалы, как PEEK, поддерживают литье под давлением для комплексного формования, что делает их пригодными для крупномасштабного тиражирования. По отраслевым оценкам, стоимость спецификации для деталей, отлитых под давлением, в одном роботе-гуманоиде составляет около 5000 юаней. Хотя это составляет меньшую часть общей стоимости материалов робота, эти детали определяют более 50% веса и эксплуатационных характеристик робота.
С точки зрения отрасли это представляет собой нечто большее, чем просто замену материала; это означает еще одну победу «замены стали пластмассой» в передовом производстве. Как предприятие, активно занимающееся торговлей и развитием применения импортного инженерного пластикового сырья, мы видим нечто большее, чем несколько минут выступления на гала-сцене Весеннего фестиваля. Мы видим на горизонте возможность создания промышленной цепочки стоимостью в триллион юаней. Благодаря отечественным компаниям, совершающим прорывы во всей производственной цепочке, от полимеризации PEEK до производства композитов из углеродного волокна, и активной планировке производителей, специальные конструкционные пластмассы, в которых когда-то доминировали иностранные поставщики, теперь придают мощный инновационный импульс гуманоидным роботам «Сделано в Китае».
Эволюция роботов-гуманоидов, от холодного металла до высокопроизводительных специальных пластиков, по сути, является историей инноваций в новых материалах.
Когда будущие роботы появятся в тысячах домов, их легкие, но прочные «скелеты» вполне могут состоять из каждой гранулы материала, который мы сегодня исследуем, разрабатываем и продвигаем.