Hirurški roboti, protetika sa pogonom i egzoskeleti koriste motore za proširenje i poboljšanje ljudskih sposobnosti, istovremeno unapređujući zdravstvenu industriju. Ovi napredni medicinski proizvodi postali su stvarnost dijelom zahvaljujući naprednim tehnologijama koje se koriste za nabavku medicinskih motora i elektronskih pogona.
Ispod je pet glavnih tipova medicinskih motora i pogona koji poboljšavaju živote i zdravlje ljudi.
Motori sa reduktorima pomažu ljudima u invalidskim kolicima da uživaju u slobodi i normalno "hodaju" cestom. Uzmite jedinstvena invalidska kolica za sve terene, koja koriste više gusjenica umjesto kotača, a sve ih pokreću motori sa zupčanicima. Može proći kroz polja, šume, pa čak i male potoke. Ovo otvara niz rješenja za off-road mobilnost.
RAD36 motor sa pravokutnim reduktorom pokreće guseničarsku stolicu. Omogućava invalidskim kolicima s gusjenicama da postignu opterećenje od 350 lb, brzinu do 5 mph, te prelaze padine, udubine, makadamske puteve i druge posebne uslove na putu.
Medicinski motori su važni za pumpe koje se koriste u mnogim modernim medicinskim uređajima, obezbeđujući kapacitet hlađenja i precizno merenje tečnosti, gasova i farmaceutskih proizvoda.
CT skener: Skeneri za kompjutersku tomografiju pružaju brzo skeniranje visoke rezolucije i trodimenzionalno snimanje unutrašnjosti ljudskog tijela. Mnogi CT skeneri zahtevaju upotrebu centrifugalnih pumpi za cirkulaciju rashladne tečnosti kako bi se održala temperatura rendgenskog sistema skenera. Tipično, DC motor bez četkica s integriranim pogonom pouzdano napaja pumpu.
Dijaliza: Sistem za hemodijalizu zahtijeva pouzdanu peristaltičku pumpu za precizno kretanje pacijentove krvi i dijalizata kroz dijalizator aparata. U ovim životvornim mašinama, visoko precizni motori bez četkica rade pouzdano i tiho.
CPAP: CPCP mašine su rešile problem apneje u snu kod miliona ljudi sa iscrpljujućim bolestima. Moderni CPAP uređaji su vrlo kompaktni i tihi, a neki CPAP uređaji se napajaju baterijama. U srcu CPAP-a je vrlo dinamičan puhač, obično pokretan DC motorom bez četkica.
Ono što se obično naziva hirurškim robotom zapravo bi se trebalo nazvati hirurškim robotom. Zato što hirurzi na daljinu vode takve robote da izvedu operaciju. Ovaj pristup smanjuje traumu i čini pacijentu ugodnijim.
Operativna brzina hirurških robota povećava se za 25 posto svake godine. Činjenice su također dokazale da kirurški roboti mogu pomoći u smanjenju rizika i komplikacija povezanih s otvorenom operacijom, omogućavajući većem broju pacijenata da uživaju u prednostima minimalno invazivne operacije. Hirurški roboti mogu koristiti manje hirurške instrumente i napraviti manje rezove od kirurga.
Ovi precizni hirurški sistemi unapređuju motore obrtnog momenta bez okvira različitih prečnika, kao i prilagođavanje hirurških robotskih rešenja za kretanje. Kako bi pružili veće performanse tamo gdje je to najpotrebnije, inženjeri kirurške robotike omogućavaju efikasnije, dugotrajnije operacije i hladniju opremu kroz fleksibilnost, inovativni mehanički dizajn.
Vještački udovi se koriste u raznim situacijama kao što su nesreće, bolesti, urođene mane, ratne rane, itd. Danas su razvijeni bionički udovi ljudskog mišića, skeletnog i nervnog sistema koji su sve prirodniji za upotrebu, vođeni modalitetima motoričke kontrole. .
Inženjeri za kontrolu pokreta su radili sa programerima tako nevjerovatnih protetika, kao što je Power-Knee i protetika s punim mogućnostima koja koristi motor,
Hirurški ručni motor je uređaj velike snage, ali mora biti mali, lagan i efikasan - nešto što je teško postići u većini dizajna motora. Mali motori bez proreza i bez četkica mogu pokretati ove robote. Ovi motori ispunjavaju i često premašuju industrijske hirurške zahtjeve, dajući preciznost i efikasnost pri brzinama do 100,000o/min ili više
servo motor
Reč "servo" dolazi od grčke reči za "rob". "Servo motor" se može shvatiti kao motor koji apsolutno poštuje komandu kontrolnog signala: prije nego što se pošalje upravljački signal, rotor miruje; kada se pošalje kontrolni signal, rotor se odmah okreće; kada kontrolni signal nestane, rotor se može odmah zaustaviti.
Servo motori su mikromotori koji se koriste kao aktuatori u uređajima za automatsko upravljanje, a njihova funkcija je pretvaranje električnih signala u kutni pomak ili kutnu brzinu rotirajuće osovine. Servo motori, poznati i kao izvršni motori, koriste se kao izvršni elementi u automatskim upravljačkim sistemima za pretvaranje primljenih električnih signala u ugaoni pomak ili izlaznu ugaonu brzinu na osovini motora.
Klasifikacija servo motora
Servo motori su podijeljeni u dvije kategorije: AC servo i DC servo.
Osnovna struktura AC servo motora je slična onoj kod indukcionog motora na izmjeničnu struju (asinhroni motor). Postoje dva pobudna namota Wf i upravljačka namota WcoWf sa pomakom faznog prostora od 90 stepeni na statoru, koji su povezani na konstantan izmjenični napon, a izmjenični napon ili promjena faze primijenjen na Wc se koristi za kontrolu rada motora. . AC servo motori imaju karakteristike stabilnog rada, dobre upravljivosti, brzog odziva, visoke osjetljivosti i strogih pokazatelja nelinearnosti mehaničkih karakteristika i karakteristika podešavanja (potrebno je manje od 10 posto do 15 posto i manje od 15 posto do 25 posto, respektivno ).
Prednosti i nedostaci DC servo motora
Prednosti: Precizna kontrola brzine, vrlo teške karakteristike obrtnog momenta i brzine, jednostavan princip upravljanja, jednostavan za korištenje i jeftin.
Nedostaci: komutacija četke, ograničenje brzine, dodatni otpor, stvaranje čestica habanja (nije pogodno za okruženja bez prašine i eksploziva).
Osnovna struktura DC servo motora je slična onoj kod generalnog DC motora. Brzina motora n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, gdje je E povratna elektromotorna sila armature, K je konstantna, j je magnetni tok po polu, Ua, Ia su napon armature i struja armature, Ra je Otpor armature, promjenom Ua ili promjenom φ može se kontrolirati brzina DC servo motora, ali se općenito koristi metoda kontrole napona armature. Kod DC servo motora s permanentnim magnetom, pobudni namotaj je zamijenjen trajnim magnetom, a magnetski fluks φ je konstantan. . DC servo motor ima dobre karakteristike linearnog podešavanja i brz vremenski odziv.
Prednosti i nedostaci AC servo motora
Prednosti: dobre karakteristike regulacije brzine, glatka kontrola u cijelom rasponu brzina, gotovo bez oscilacija, visoka efikasnost od više od 90 posto, manje stvaranje topline, kontrola velike brzine, precizna kontrola položaja (ovisno o preciznosti enkodera), nazivni rad područje Može postići konstantan obrtni moment, nisku inerciju, nisku buku, bez trošenja četkica i bez održavanja (pogodno za okruženja bez prašine i eksploziva).
Nedostaci: Upravljanje je komplikovanije, parametre pogona je potrebno podesiti na licu mjesta kako bi se odredili PID parametri, a potrebno je više veza.
DC servo motori se dijele na motore s četkicom i motore bez četkica.
Brušeni motor ima nisku cijenu, jednostavnu strukturu, veliki startni moment, širok raspon regulacije brzine, jednostavnu kontrolu i zahtijeva održavanje, ali je jednostavan za održavanje (zamjena ugljenih četkica), stvara elektromagnetne smetnje, ima zahtjeve za okruženje za korištenje, i obično se koristi za opće industrijske i civilne prilike osjetljive na troškove.
Motor bez četkica je male veličine, male težine, velike snage i brze reakcije, velike brzine, male inercije, stabilnog momenta i glatke rotacije, složenog upravljanja, inteligentnog, fleksibilnog u elektronskoj komutaciji, može se komutirati kvadratnim ili sinusnim talasom, motor bez održavanja, visoka efikasnost i ušteda energije, malo elektromagnetno zračenje, niski porast temperature i dug život, pogodan za različita okruženja.
AC servo motor je također motor bez četkica, koji se dijeli na sinhrone i asinhrone motore. Trenutno se sinhroni motori uglavnom koriste u kontroli kretanja. Raspon snage je velik, snaga može biti velika, inercija je velika, maksimalna brzina je mala, a brzina raste sa snagom. Spuštanje ujednačenom brzinom, pogodno za male brzine i stabilne prilike
Rotor unutar servo motora je trajni magnet. Vozač kontrolira U/V/W trofaznu električnu energiju kako bi formirao elektromagnetno polje. Rotor se rotira pod dejstvom ovog magnetnog polja. U isto vrijeme, enkoder koji dolazi s motorom prenosi povratni signal vozaču. Vrijednosti se uspoređuju za podešavanje ugla rotacije rotora. Preciznost servo motora određena je preciznošću (broj linija) enkodera.
Q
Koja je razlika u performansama između AC servo motora i DC servo motora bez četkica?
A
Performanse AC servo motora su bolje, jer se AC servo kontrolira sinusnim valom, a talasanje momenta je malo; dok je DC servo bez četkica kontroliran trapezoidnim valom. Ali DC servo kontrola bez četkica je relativno jednostavna i jeftina.
Brzi razvoj tehnologije AC servo pogona s permanentnim magnetom čini da se DC servo sistem suočava sa krizom eliminacije[/p][p=30,2,left]Od 1980-ih, razvojem integrisanih kola, energetske elektronike tehnologija i AC pogoni s promjenjivom brzinom Razvojem tehnologije, tehnologija AC servo pogona s permanentnim magnetom postigla je izvanredan razvoj, a poznati proizvođači elektrotehnike u raznim zemljama sukcesivno su lansirali nove serije AC servo motora i servo pogona. AC servo sistem je postao glavni razvojni pravac savremenog servo sistema visokih performansi, zbog čega se DC servo sistem suočava sa krizom eliminacije.
U poređenju sa DC servo motorom, AC servo motor s permanentnim magnetom ima sljedeće glavne prednosti:
(1) Bez četkica i komutatora, rad je pouzdaniji i bez održavanja.
(2) Zagrijavanje namotaja statora je znatno smanjeno.
(3) Inercija je mala, a sistem ima dobar brzi odgovor.
⑷ Radni uvjeti velike brzine i velikog okretnog momenta su dobri.
⑸ Mala veličina i mala težina pod istom snagom.
