Chirurgické roboty, poháňané protetiky a exoskeletony používajú motory na rozšírenie a zlepšenie ľudských schopností a zároveň napredujú v odvetví zdravotníctva. Tieto pokrokové medicínske produkty sa stali realitou čiastočne vďaka pokročilým technológiám používaným na poskytovanie medicínskych motorov a elektronických pohonov.
Nižšie je uvedených päť hlavných typov medicínskych motorov a pohonov, ktoré zlepšujú životy a zdravie ľudí.
Prevodové motory pomáhajú ľuďom na invalidnom vozíku užívať si slobodu a normálne „chodiť“ po ceste. Vezmite si jedinečný terénny invalidný vozík, ktorý namiesto kolies používa viacero pásov, všetky poháňané prevodovými motormi. Môže prechádzať cez polia, lesy a dokonca aj cez malé potoky. To otvára celý rad riešení mobility v teréne.
Pravouhlý motor s prevodovkou RAD36 poháňa dráhovú stoličku. Umožňuje pásovému invalidnému vozíku dosiahnuť zaťaženie 350 lb, rýchlosť až 5 mph a prechádzať svahy, priehlbiny, štrkové cesty a iné špeciálne podmienky na cestách.
Lekárske motory sú dôležité pre čerpadlá používané v mnohých moderných lekárskych prístrojoch, poskytujú chladiacu kapacitu a presné dávkovanie tekutín, plynov a liečiv.
CT skener: Počítačové tomografické skenery poskytujú rýchle skenovanie s vysokým rozlíšením a trojrozmerné zobrazenie vnútra ľudského tela. Mnoho CT skenerov vyžaduje použitie odstredivých čerpadiel na cirkuláciu chladiacej kvapaliny, aby sa udržala teplota röntgenového systému skenera. Bezkomutátorový jednosmerný motor s integrovaným pohonom spravidla spoľahlivo poháňa čerpadlo.
Dialýza: Systém hemodialýzy vyžaduje spoľahlivú peristaltickú pumpu na presné premiestňovanie krvi pacienta a dialyzátu cez dialyzátor prístroja. V týchto životodarných strojoch pracujú vysoko presné bezkomutátorové motory spoľahlivo a ticho.
CPAP: Zariadenia CPCP vyriešili problém spánkového apnoe u miliónov ľudí s oslabujúcimi chorobami. Moderné CPAP sú veľmi kompaktné a veľmi tiché a niektoré CPAP sú napájané z batérie. Srdcom CPAP je vysoko dynamické dúchadlo, zvyčajne poháňané bezkomutátorovým jednosmerným motorom.
To, čo sa zvyčajne nazýva chirurgický robot, by sa malo v skutočnosti nazývať chirurgicky asistovaný chirurgický robot. Pretože chirurgovia na diaľku navádzajú takýchto robotov na vykonávanie operácií. Tento prístup znižuje traumu a robí pacienta pohodlnejším.
Operačná rýchlosť chirurgických robotov sa každoročne zvyšuje o 25 percent. Fakty tiež dokázali, že chirurgické roboty môžu pomôcť znížiť riziká a komplikácie spojené s otvorenou operáciou, čo umožňuje väčšiemu počtu pacientov využívať výhody minimálne invazívnej chirurgie. Chirurgické roboty môžu používať menšie chirurgické nástroje a robiť menšie rezy ako chirurgovia.
Tieto presné chirurgické systémy vylepšujú bezrámové momentové motory rôznych priemerov, ako aj prispôsobenie riešení chirurgických robotických pohybov. Inžinieri chirurgickej robotiky umožňujú dosiahnuť vyšší výkon tam, kde je to najviac potrebné, umožňujú efektívnejšie, dlhšie trvajúce operácie a chladnejšie vybavenie prostredníctvom flexibility a inovatívnych mechanických konštrukcií.
Umelé končatiny sa používajú v rôznych situáciách, ako sú nehody, choroby, vrodené chyby, vojnové zranenia atď. Dnes boli vyvinuté bionické končatiny ľudského svalového, kostrového a nervového systému, ktoré sú čoraz prirodzenejšie na použitie, riadené spôsobmi ovládania motoriky .
Inžinieri riadenia pohybu spolupracovali s vývojármi takých úžasných protetík, ako je Power-Knee a plnohodnotné protetiky, ktoré využívajú motor,
Chirurgický ručný motor je zariadenie s vysokým výkonom, ale musí byť malé, ľahké a efektívne – niečo, čo je ťažké dosiahnuť vo väčšine návrhov motorov. Tieto roboty môžu poháňať malé bezštrbinové a štrbinové bezkartáčové motory. Tieto motory spĺňajú a často prekračujú požiadavky priemyselnej chirurgie, pričom poskytujú presnosť a efektivitu pri rýchlostiach až 100,000ot./min alebo viac
servo motor
Slovo „servo“ pochádza z gréckeho slova „otrok“. "Servomotor" možno chápať ako motor, ktorý absolútne poslúcha príkaz riadiaceho signálu: pred odoslaním riadiaceho signálu je rotor v pokoji; pri odoslaní riadiaceho signálu sa rotor okamžite otáča; keď riadiaci signál zmizne, rotor sa môže okamžite zastaviť.
Servomotory sú mikromotory používané ako akčné členy v automatických riadiacich zariadeniach a ich funkciou je premieňať elektrické signály na uhlové posunutie alebo uhlovú rýchlosť rotujúceho hriadeľa. Servomotory, tiež známe ako výkonné motory, sa používajú ako výkonné prvky v automatických riadiacich systémoch na konverziu prijatých elektrických signálov na výstup uhlového posunu alebo uhlovej rýchlosti na hriadeli motora.
Klasifikácia servomotorov
Servomotory sú rozdelené do dvoch kategórií: AC servo a DC servo.
Základná štruktúra striedavého servomotora je podobná štruktúre striedavého indukčného motora (asynchrónny motor). Na statore sú dve budiace vinutia Wf a riadiace vinutia WcoWf s fázovým posunom 90 stupňov, ktoré sú pripojené na konštantné striedavé napätie a striedavé napätie alebo fázová zmena aplikovaná na Wc sa používa na riadenie chodu motora. . Striedavé servomotory sa vyznačujú stabilnou prevádzkou, dobrou ovládateľnosťou, rýchlou odozvou, vysokou citlivosťou a prísnymi nelineárnymi indikátormi mechanických charakteristík a nastavovacích charakteristík (požadovaných menej ako 10 percent až 15 percent a menej ako 15 percent až 25 percent, resp. ).
Výhody a nevýhody jednosmerných servomotorov
Výhody: Presná regulácia otáčok, veľmi tvrdá charakteristika krútiaceho momentu a otáčok, jednoduchý princíp ovládania, jednoduché použitie a lacné.
Nevýhody: komutácia kefy, obmedzenie rýchlosti, dodatočný odpor, tvorba oterových častíc (nevhodné do bezprašného a výbušného prostredia).
Základná štruktúra jednosmerného servomotora je podobná štruktúre všeobecného jednosmerného motora. Otáčky motora n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, kde E je spätná elektromotorická sila kotvy, K je konštantná, j je magnetický tok na pól, Ua, Ia sú napätie kotvy a prúd kotvy, Ra je Odpor kotvy, zmena Ua alebo zmena φ môže ovládať rýchlosť jednosmerného servomotora, ale všeobecne sa používa metóda riadenia napätia kotvy. V jednosmernom servomotore s permanentným magnetom je budiace vinutie nahradené permanentným magnetom a magnetický tok φ je konštantný. . Jednosmerný servomotor má dobré vlastnosti lineárneho nastavenia a rýchlu časovú odozvu.
Výhody a nevýhody AC servomotorov
Výhody: dobré charakteristiky regulácie otáčok, plynulé ovládanie v celom rozsahu otáčok, takmer žiadne kmitanie, vysoká účinnosť viac ako 90 percent, menej vývinu tepla, vysokorýchlostná regulácia, vysoko presné polohovanie (v závislosti od presnosti snímača), menovitá prevádzka Oblasť Môže dosiahnuť konštantný krútiaci moment, nízku zotrvačnosť, nízku hlučnosť, žiadne opotrebovanie kefy a bezúdržbové (vhodné do bezprašného a výbušného prostredia).
Nevýhody: Ovládanie je zložitejšie, na určenie parametrov PID je potrebné upraviť parametre pohonu na mieste a je potrebných viac zapojení.
Jednosmerné servomotory sa delia na kefované a bezkomutátorové motory.
Kartáčovaný motor má nízku cenu, jednoduchú konštrukciu, veľký rozbehový moment, široký rozsah regulácie otáčok, jednoduché ovládanie a vyžaduje údržbu, ale je nenáročný na údržbu (výmena uhlíkových kefiek), generuje elektromagnetické rušenie, má požiadavky na prostredie použitia, a zvyčajne sa používa pri všeobecných priemyselných a občianskych príležitostiach citlivých na náklady.
Bezkomutátorový motor má malú veľkosť, nízku hmotnosť, veľký výkon a rýchlu odozvu, vysokú rýchlosť, malý zotrvačnosť, stabilný krútiaci moment a plynulé otáčanie, komplexné ovládanie, inteligentný, flexibilný v elektronickej komutácii, môže byť komutovaný štvorcovou alebo sínusovou vlnou, bezúdržbový motor, vysoká účinnosť a úspora energie, malé elektromagnetické žiarenie, nízky nárast teploty a dlhá životnosť, vhodné pre rôzne prostredia.
AC servomotor je tiež bezkomutátorový motor, ktorý sa delí na synchrónne a asynchrónne motory. V súčasnosti sa pri riadení pohybu vo všeobecnosti používajú synchrónne motory. Rozsah výkonu je veľký, výkon môže byť veľký, zotrvačnosť je veľká, maximálna rýchlosť je nízka a rýchlosť stúpa s výkonom. Klesanie rovnomernou rýchlosťou, vhodné pre nízkorýchlostné a stabilné bežecké príležitosti
Rotor vo vnútri servomotora je permanentný magnet. Vodič ovláda U/V/W trojfázovú elektrinu tak, aby vytvorila elektromagnetické pole. Pôsobením tohto magnetického poľa sa rotor otáča. Kodér, ktorý sa dodáva s motorom, zároveň prenáša signál spätnej väzby do vodiča. Hodnoty sa porovnávajú, aby sa nastavil uhol natočenia rotora. Presnosť servomotora je určená presnosťou (počet riadkov) enkodéra.
Q
Aký je rozdiel vo výkone medzi striedavými servomotormi a bezkomutátorovými jednosmernými servomotormi?
A
Výkon AC servomotora je lepší, pretože AC servo je riadené sínusovou vlnou a zvlnenie krútiaceho momentu je malé; zatiaľ čo bezkomutátorové jednosmerné servo je riadené lichobežníkovou vlnou. Bezkartáčové DC servo ovládanie je však relatívne jednoduché a lacné.
Rýchly vývoj technológie AC servopohonov s permanentnými magnetmi spôsobuje, že DC servosystém čelí kríze eliminácie[/p][p{0}},2,left]Od 80. rokov 20. storočia, s rozvojom integrovaných obvodov, výkonová elektronika technológia a striedavé pohony s premenlivou rýchlosťou S rozvojom technológie dosiahla technológia AC servopohonov s permanentnými magnetmi vynikajúci vývoj a známi výrobcovia elektrických zariadení v rôznych krajinách postupne uviedli na trh nové série AC servomotorov a servopohonov. AC servosystém sa stal hlavným vývojovým smerom súčasného vysokovýkonného servosystému, vďaka čomu čelí DC servosystém kríze odstránenia.
V porovnaní so servomotorom na jednosmerný prúd má striedavý servomotor s permanentným magnetom tieto hlavné výhody:
(1) Bez kief a komutátorov je prevádzka spoľahlivejšia a bezúdržbová.
(2) Ohrev vinutia statora je značne znížený.
(3) Zotrvačnosť je malá a systém má dobrú rýchlu odozvu.
⑷ Pracovný stav vysokej rýchlosti a vysokého krútiaceho momentu je dobrý.
⑸ Malá veľkosť a nízka hmotnosť pri rovnakom výkone.
