In 3D: Giúp robot thi đấu trở nên nhẹ hơn, mạnh hơn và nhanh hơn!

Nhờ cơ hội từ chương trình Gala Tết Nguyên đán, chú robot nhảy múa đã thu hút sự chú ý khổng lồ chỉ sau một đêm.

Trong những năm gần đây, khái niệm về robot đã trở nên vô cùng phổ biến. Các cuộc thi robot quy mô lớn tại các trường đại học cung cấp nền tảng cho sinh viên trẻ phát triển sở thích và nâng cao kỹ năng của mình.

Các công trình nghiên cứu từ Nhóm Robot SPR thuộc Đại học Dầu khí Trung Quốc (Bắc Kinh).

Trong lĩnh vực robot thi đấu, tốc độ, trọng lượng, độ bền và sự đổi mới đều rất quan trọng. Sự phát triển của công nghệ in 3D, kết hợp với nhiều loại vật liệu hiệu suất cao, mang lại sự tự do chưa từng có cho việc thiết kế và chế tạo robot thi đấu.

Trên thực tế, công nghệ in 3D được sử dụng để nhanh chóng tùy chỉnh các bộ phận cấu trúc, giá đỡ, các bộ phận chuyển động và vỏ bảo vệ thiết bị điện tử. Các vật liệu phổ biến bao gồm PLA, ABS, PETG, PET, PA-CF, PA, TPU, cũng như các vật liệu khác như sợi thủy tinh, sợi carbon, vật liệu chịu nhiệt độ cao, chống cháy hoặc chống tĩnh điện.

Các loại vật liệu khác nhau được sử dụng với những mục đích khác nhau trong robot thi đấu. Người dùng có thể linh hoạt lựa chọn vật liệu dựa trên yêu cầu thiết kế của robot.

Ví dụ, trong các cuộc thi, robot có thể phải đối mặt với những va chạm cường độ cao. Các vật liệu có độ bền cao như nylon gia cường sợi carbon và sợi thủy tinh ABS có thể bảo vệ robot, ngăn ngừa các bộ phận quan trọng bị vỡ, cải thiện độ bền và nâng cao hiệu suất của robot trong các cuộc thi.

Vật liệu composite sợi carbon, nylon và các vật liệu có độ bền cao, mật độ thấp khác có thể giảm trọng lượng của robot, cải thiện tốc độ và giảm tải cho động cơ, kéo dài tuổi thọ pin.

Vật liệu dẻo đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bo mạch PCB và các linh kiện quan trọng khác.

Một số ví dụ về ứng dụng in ấn

1.Bánh xe quay của robot thi đấu được in 3D

Vật liệu này đến từ AndyMark, đối tác của eSUN tại Mỹ, và linh kiện được in bằng vật liệu sợi carbon nylon.

2.Robot thi đấu in 3D dùng để đánh bóng.

Tài liệu này đến từ Nhóm Robot BOF thuộc Đại học Hàng không và Vũ trụ Nam Kinh.

Như hình ảnh minh họa, bộ phận này chủ yếu được chế tạo bằng công nghệ in 3D, với lớp vỏ trên bảo vệ động cơ và kết nối với cần gạt. Phần đáy được thiết kế dạng hình lục giác để gạt bóng ổn định, và các vòng bi nhỏ được thêm vào cuối cần gạt để giảm ma sát trong quá trình truyền bóng, đảm bảo hoạt động trơn tru và ổn định trong suốt cuộc thi.

3.Các bộ phận cấu trúc của robot thi đấu được in 3D

Vật liệu này đến từ Nhóm Robot SPR tại Đại học Dầu khí Trung Quốc (Bắc Kinh). Như hình ảnh minh họa, bộ phận tạo xung trực tiếp bao gồm ba bộ phận được in 3D, bao gồm các vách tạo xung trên và dưới cùng với chĩa tạo xung ở giữa. Chĩa tạo xung được in bằng vật liệu ABS-GF của eSUN để tăng cường độ bền cấu trúc và ngăn ngừa hiện tượng gãy vỡ bộ phận tạo xung trong quá trình tạo xung.

4.Các bộ phận cấu trúc của robot thi đấu được in 3D

Tài liệu này đến từ Nhóm Robot TRoMaC thuộc Đại học Công nghệ Thái Nguyên. Như trong hình, TPU-95A, một vật liệu có độ dẻo tuyệt vời, độ cứng cao và khả năng đàn hồi tốt, được sử dụng trong sản xuất các bộ phận bảo vệ giảm chấn cho robot để giảm thiểu hư hại và bảo vệ các khu vực quan trọng.

Ngoài ra, TPU-95A còn được sử dụng để chế tạo thân phi tiêu trong các hệ thống phi tiêu, nhờ độ bền và khả năng đàn hồi tuyệt vời giúp ngăn ngừa gãy vỡ do va đập mạnh, tức thời và cho phép phục hồi nhanh chóng sau khi bị nén trong thời gian ngắn.

5.Các bộ phận cấu trúc của robot thi đấu được in 3D

Tài liệu này đến từ Nhóm Robot TUP tại Đại học Hàng không Vũ trụ Thẩm Dương. Các hình ảnh trên cho thấy giá đỡ tháo nhanh bộ điều khiển bay và vỏ bọc dải đèn UV, cả hai đều được in bằng nhựa ABS chống cháy của eSUN.

Khung điều khiển bay tháo lắp nhanh dễ lắp đặt, độ tin cậy cao và có khả năng chống rung và va đập, giúp tăng tính linh hoạt và khả năng thay thế.

Trong thực tế ứng dụng, các đặc tính chống cháy tuyệt vời, nhiệt độ biến dạng cao, độ dẻo dai cao và khả năng chống va đập của vật liệu chống cháy ABS mang lại sự đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của robot.

Ngoài robot thi đấu, công nghệ in 3D cũng có thể được ứng dụng vào thiết kế và chế tạo các loại robot khác. Khi thiết bị và công nghệ in ấn tiếp tục được cải tiến, in 3D có khả năng trở thành động lực thúc đẩy trong các ngành công nghiệp liên quan.

Các bộ phận chức năng và cấu trúc của xe tự hành trên Mặt Trăng được in 3D.

Vật liệu này đến từ nhóm nghiên cứu Monash Nova Rover tại Đại học Monash, chủ yếu sử dụng TPU-95A để in lốp xe và cánh tay robot, cùng với PLA+ được sử dụng cho một số bộ phận thân xe.

Việc in lốp xe thám hiểm mặt trăng bằng vật liệu TPU-95A đáp ứng hoàn hảo nhu cầu về “độ bền và trọng lượng nhẹ” của nhóm Nova Rover.

Các bộ phận cấu trúc của chó robot được in 3D

Vật liệu phía trên đến từ @RZtronics, với các bộ phận màu đỏ của chú chó robot được in bằng PLA+ (Fire Red) và TPU-95A.

Công nghệ in 3D cung cấp một kênh thuận tiện cho việc thiết kế, sản xuất và tối ưu hóa hiệu suất robot, trong khi sự đa dạng của các vật liệu in 3D đảm bảo nền tảng vững chắc cho các dự án sáng tạo.

eSUN tích cực hỗ trợ các dự án của sinh viên trẻ và các nhóm liên quan. Năm 2025, eSUN sẽ tài trợ cho nhiều đội robot của các trường đại học, bao gồm cả các đội tham gia cuộc thi RoboMaster 2025. Chúng tôi chúc tất cả các đội tham gia gặp nhiều may mắn!

Xin chân thành cảm ơn tất cả các đối tác đã hỗ trợ và giúp đỡ chúng tôi trong bài viết này.