●保留竹子原生特性的结构件应用于机器人关节、四肢等部位,用竹原纤维束重组特制而成
●机身装饰件与覆盖件“竹大”的白色外壳及各类装饰部件,其核心材料是竹基塑料
优点突出●减重增效,兼顾性能与环保
●相同体积下,竹基塑料比ABS塑料轻,而且韧性更优
制作工序●竹片去青去黄,保留均匀纤维层
●通过专业设备碾压成均匀的竹纤维束片
●进行脱糖脱胶处理,去除影响稳定性的杂质
●以定制工艺重组成型,既保留竹子的天然纹理外观,又让竹原纤维紧密压合成型
含“竹”量●当前:整个机器人的材料里,竹材占比约10%
●未来:实现竹原纤维在“竹大”结构件中的用量达到85%,装饰件和覆盖件的竹原纤维占比不低于60%
“有啥子可以帮你?”3月27日,记者在四川兴竹生物基新材料有限公司见到国内首款将竹原纤维复合材料用于承重结构的智能设备——“竹大”熊猫人形机器人时,它正用四川话配合调试。其头部“竹耳机”与手脚关节处的竹纹部件格外醒目,“大竹制造”字样清晰可见。
“是竹子,却又不是普通竹子。”该公司应用研究负责人赵吉星介绍,达州市大竹县生产的竹原纤维,对竹纤维进行了脱糖脱胶“提纯瘦身”,材质稳定性大幅提升。不过,竹材易吸潮发霉,竹原纤维做的机器人机身会不会霉变?竹原纤维用于机器人研发又有哪些优势?带着这些问题,记者与技术团队、业界专家进行了对话。
用在哪里?
机器人结构件与装饰件皆可适配
“整个机器人的材料里,竹材占比约10%。”赵吉星摸着“竹大”酷似宇航员造型的头部说,竹材在机身中的应用主要分两大板块。
一是保留竹子原生特性的结构件,应用于机器人关节、四肢等部位,用竹原纤维束重组特制而成。不同于普通处理后分散的单根竹原纤维细丝,制作这类结构件用的竹原纤维束基复合材料,要经过一套精密工序:先将竹片去青去黄,保留均匀纤维层;再通过专业设备碾压成均匀的竹纤维束片;随后进行脱糖脱胶处理,去除影响稳定性的杂质;最后以定制工艺重组成型,既保留竹子的天然纹理外观,又让竹原纤维紧密压合成型。
“这种结构如同一捆难以折断的筷子,从根本上提升材料的硬度与韧性,足以支撑关节的频繁活动与力学承载需求。”浙江农林大学纺织竹原纤维研究所所长姚文斌介绍,竹原纤维早已在纺织面料、汽车内饰等方面规模化应用,其天然具备的强可塑性,为跨界应用于机器人结构件提供可能性。
二是机身装饰件与覆盖件,也就是“竹大”的白色外壳及各类装饰部件,其核心材料是竹基塑料。这种复合材料以竹晶纤维为主要成分,具有优良的热成形性,能够适配机器人外壳复杂的曲面设计与装配尺寸要求。
“竹原纤维的应用升级已在规划中。”赵吉星说,最终要实现竹原纤维在“竹大”结构件中的用量达到85%,装饰件和覆盖件的竹原纤维占比不低于60%。
为何要用?
兼顾性能与环保
“竹大”身上的竹原纤维,会不会像普通竹子一样容易发霉?研发团队给出明确答案:不会。
竹子易发霉,与其内部残留的糖分、蛋白质、脂肪、果胶等物质密切相关。“我们自主研发了‘机械—理化法’竹原纤维制备技术。”赵吉星介绍,该技术在高效脱糖脱胶的同时,尽可能完整地保留竹纤维的天然中空结构、表面多孔纤维形态和竹琨成分,竹琨具有抗菌、抑菌、防螨功能。
“脱糖脱胶处理后,确实可以大大降低发霉可能性。”姚文斌表示。
那为何放着不易发霉的塑料不用,偏要执着于竹原纤维?这与“竹大”熊猫人形机器人核心设计考量有关——减重增效,兼顾性能与环保。对电力驱动的人形机器人而言,零件重量直接影响电池续航能力:机身每减轻一分,续航就能多延长一截。“相同体积下,竹基塑料比ABS塑料轻,而且韧性更优。”姚文斌说。
去哪“上岗”?
广泛适用于文旅导览等场景
今年2月,大竹县政府与成都人形机器人创新中心有限公司正式签订成都人形机器人(达州)大竹竹原纤维熊猫机器人生产项目投资协议,这意味着“竹大”在完成技术验证后,将进入规模化生产阶段。
“竹大”以大熊猫为设计原型,成都人形机器人创新中心依托自主研发的运动控制技术和高速运控模型等,可让机器人广泛适用于文旅导览、公共接待、教育陪伴等场景。
“‘竹大’已在大竹县部分文旅场景试点‘上岗’,我们正针对实际应用中暴露的问题持续优化迭代,为后续量产积累关键经验。”成都人形机器人创新中心相关负责人介绍。当前,大竹县已建成30万吨竹原纤维生产线和30万吨竹缠绕管道管廊项目,此次大竹县与成都人形机器人创新中心合作,旨在把当地竹资源转化为“人工智能+”产业链中的一环。
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