Chirurgické roboty, poháněné protetiky a exoskeletony využívají motory k rozšiřování a zlepšování lidských schopností a zároveň k pokroku ve zdravotnictví. Tyto pokročilé lékařské produkty se staly realitou částečně díky pokročilým technologiím používaným k poskytování lékařských motorů a elektronických pohonů.
Níže je uvedeno pět hlavních typů lékařských motorů a pohonů, které zlepšují životy a zdraví lidí.
Převodové motory pomáhají lidem na invalidním vozíku užívat si svobody a normálně „chodit“ po silnici. Vezměte si jedinečný terénní invalidní vozík, který místo kol používá několik pásů, všechny poháněné motory s převodovkou. Může procházet poli, lesy a dokonce i malými potoky. To otevírá řadu řešení mobility v terénu.
Pravoúhlý motor s převodovkou RAD36 pohání dráhovou židli. Umožňuje pásovému invalidnímu vozíku dosáhnout zatížení 350 lb, rychlosti až 5 mph a přejíždět svahy, prohlubně, štěrkové cesty a další speciální podmínky na silnici.
Lékařské motory jsou důležité pro čerpadla používaná v mnoha moderních lékařských zařízeních, poskytují chladicí kapacitu a přesně odměřují tekutiny, plyny a léčiva.
CT skener: Počítačové tomografické skenery poskytují rychlé skenování s vysokým rozlišením a trojrozměrné zobrazení vnitřku lidského těla. Mnoho CT skenerů vyžaduje použití odstředivých čerpadel k cirkulaci chladicí kapaliny, aby se udržela teplota rentgenového systému skeneru. Čerpadlo obvykle pohání bezkomutátorový stejnosměrný motor s integrovaným pohonem.
Dialýza: Systém hemodialýzy vyžaduje spolehlivou peristaltickou pumpu k přesnému pohybu krve pacienta a dialyzátu přes dialyzátor přístroje. V těchto životodárných strojích pracují vysoce přesné bezkomutátorové motory spolehlivě a tiše.
CPAP: Stroje CPCP vyřešily problém spánkové apnoe u milionů lidí s vysilujícími chorobami. Moderní CPAP jsou velmi kompaktní a velmi tiché a některé CPAP jsou napájeny baterií. Srdcem CPAP je vysoce dynamické dmychadlo, obvykle poháněné bezkomutátorovým stejnosměrným motorem.
To, co se obvykle nazývá chirurgický robot, by se ve skutečnosti mělo nazývat chirurgicky asistovaný chirurgický robot. Protože chirurgové na dálku navádějí takové roboty k provádění operací. Tento přístup snižuje trauma a činí pacienta pohodlnějším.
Operační rychlost chirurgických robotů se každým rokem zvyšuje o 25 procent. Fakta také prokázala, že chirurgické roboty mohou pomoci snížit rizika a komplikace spojené s otevřenou operací, což umožňuje více pacientům využívat výhod minimálně invazivní chirurgie. Chirurgické roboty mohou používat menší chirurgické nástroje a provádět menší řezy než chirurgové.
Tyto přesné chirurgické systémy vylepšují bezrámové momentové motory různých průměrů, stejně jako přizpůsobení řešení chirurgických robotických pohybů. Inženýři chirurgické robotiky umožňují dosáhnout vyššího výkonu tam, kde je to nejvíce potřeba, umožňují efektivnější operace s delší životností a chladnější vybavení díky flexibilitě a inovativnímu mechanickému designu.
Umělé končetiny se používají v různých situacích, jako jsou nehody, nemoci, vrozené vady, válečná zranění atd. Dnes byly vyvinuty bionické končetiny lidského svalového, kosterního a nervového systému, jejichž použití je stále přirozenější, řídí se modalitami motorického řízení .
Inženýři řízení pohybu spolupracovali s vývojáři tak úžasných protetik, jako je Power-Knee a plnohodnotné protetiky, které využívají motor,
Chirurgický ruční motor je zařízení s vysokým výkonem, ale musí být malé, lehké a účinné – což je u většiny konstrukcí motorů obtížné. Tyto roboty mohou pohánět malé bezdrážkové a štěrbinové bezkomutátorové motory. Tyto motory splňují a často překračují požadavky průmyslové chirurgie, poskytují přesnost a účinnost při rychlostech až 100,000ot./min nebo více
servomotor
Slovo „servo“ pochází z řeckého slova pro „otrok“. "Servomotor" lze chápat jako motor, který absolutně poslouchá příkaz řídicího signálu: před odesláním řídicího signálu je rotor v klidu; při vyslání řídicího signálu se rotor okamžitě otáčí; když řídicí signál zmizí, rotor se může okamžitě zastavit.
Servomotory jsou mikromotory používané jako akční členy v automatických řídicích zařízeních a jejich funkcí je převádět elektrické signály na úhlové posunutí nebo úhlovou rychlost rotujícího hřídele. Servomotory, také známé jako výkonné motory, se používají jako výkonné prvky v automatických řídicích systémech pro převod přijatých elektrických signálů na výstup úhlového posunutí nebo úhlové rychlosti na hřídeli motoru.
Klasifikace servomotorů
Servomotory jsou rozděleny do dvou kategorií: AC servo a DC servo.
Základní struktura střídavého servomotoru je podobná jako u střídavého indukčního motoru (asynchronního motoru). Na statoru jsou dvě budicí vinutí Wf a řídicí vinutí WcoWf s fázovým posunem 90 stupňů, která jsou připojena ke konstantnímu střídavému napětí a střídavým napětím nebo fázovou změnou aplikovanou na Wc se řídí chod motoru. . Střídavé servomotory mají charakteristiky stabilního provozu, dobré ovladatelnosti, rychlé odezvy, vysoké citlivosti a přísných ukazatelů nelinearity mechanických charakteristik a charakteristik nastavení (požadováno méně než 10 procent až 15 procent a méně než 15 procent až 25 procent, v tomto pořadí ).
Výhody a nevýhody stejnosměrných servomotorů
Výhody: Přesná regulace otáček, velmi tvrdá charakteristika krouticího momentu a otáček, jednoduchý princip ovládání, snadné použití a levné.
Nevýhody: komutace kartáče, omezení rychlosti, dodatečný odpor, tvorba otěrových částic (nevhodné do bezprašného a výbušného prostředí).
Základní struktura stejnosměrného servomotoru je podobná jako u obecného stejnosměrného motoru. Otáčky motoru n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, kde E je zpětná elektromotorická síla kotvy, K je konstantní, j je magnetický tok na pól, Ua, Ia jsou napětí kotvy a proud kotvy, Ra je Odpor kotvy, změna Ua nebo změna φ může řídit rychlost stejnosměrného servomotoru, ale obecně se používá způsob ovládání napětí kotvy. U stejnosměrného servomotoru s permanentním magnetem je budicí vinutí nahrazeno permanentním magnetem a magnetický tok φ je konstantní. . Stejnosměrný servomotor má dobré vlastnosti lineárního nastavení a rychlou časovou odezvu.
Výhody a nevýhody střídavých servomotorů
Výhody: dobrá charakteristika regulace otáček, plynulá regulace v celém rozsahu otáček, téměř žádné oscilace, vysoká účinnost více než 90 procent, menší vývin tepla, vysokorychlostní regulace, vysoce přesné polohování (v závislosti na přesnosti enkodéru), jmenovitý provoz Oblast Může dosáhnout konstantního krouticího momentu, nízké setrvačnosti, nízké hlučnosti, bez opotřebení kartáčů a bezúdržbové (vhodné pro bezprašná a výbušná prostředí).
Nevýhody: Ovládání je složitější, pro určení parametrů PID je potřeba upravit parametry pohonu na místě a je potřeba více zapojení.
Stejnosměrné servomotory se dělí na kartáčové a bezkomutátorové motory.
Kartáčovaný motor má nízkou cenu, jednoduchou konstrukci, velký rozběhový moment, široký rozsah regulace otáček, snadné ovládání a vyžaduje údržbu, ale snadno se udržuje (výměna uhlíkových kartáčů), generuje elektromagnetické rušení, má požadavky na prostředí použití, a obvykle se používá pro všeobecné průmyslové a občanské příležitosti, které jsou citlivé na náklady.
Bezkomutátorový motor má malé rozměry, nízkou hmotnost, velký výkon a rychlou odezvu, vysokou rychlost, malý setrvačnost, stabilní točivý moment a plynulou rotaci, složité ovládání, inteligentní, flexibilní v elektronické komutaci, lze komutovat obdélníkovou nebo sinusovou vlnou, bezúdržbový motor, vysoká účinnost a úspora energie, malé elektromagnetické záření, nízký nárůst teploty a dlouhá životnost, vhodné pro různá prostředí.
Střídavý servomotor je také bezkomutátorový motor, který se dělí na synchronní a asynchronní motory. V současné době se při řízení pohybu obecně používají synchronní motory. Rozsah výkonu je velký, výkon může být velký, setrvačnost je velká, maximální rychlost je nízká a rychlost se zvyšuje s výkonem. Klesání rovnoměrnou rychlostí, vhodné pro nízkorychlostní a stabilní běhy
Rotor uvnitř servomotoru je permanentní magnet. Ovladač ovládá U/V/W třífázovou elektřinu tak, aby vytvořila elektromagnetické pole. Rotor se působením tohoto magnetického pole otáčí. Kodér dodávaný s motorem zároveň přenáší zpětnovazební signál do řidiče. Hodnoty jsou porovnávány pro nastavení úhlu natočení rotoru. Přesnost servomotoru je dána přesností (počet řádků) enkodéru.
Q
Jaký je rozdíl ve výkonu mezi AC servomotory a bezkomutátorovými DC servomotory?
A
Výkon AC servomotoru je lepší, protože AC servo je řízeno sinusovou vlnou a zvlnění točivého momentu je malé; zatímco bezkomutátorové stejnosměrné servo je řízeno lichoběžníkovou vlnou. Ale bezkomutátorové DC servo řízení je relativně jednoduché a levné.
Rychlý vývoj technologie střídavých servopohonů s permanentními magnety způsobuje, že stejnosměrný servosystém čelí krizi eliminace[/p][p{0}},2,left]Od 80. let 20. století, s rozvojem integrovaných obvodů, výkonová elektronika technologie a AC pohony s proměnlivou rychlostí S rozvojem technologie dosáhla technologie AC servopohonů s permanentními magnety vynikajícího rozvoje a slavní výrobci elektrických zařízení v různých zemích postupně uvedli na trh novou řadu AC servomotorů a servopohonů. Střídavý servosystém se stal hlavním vývojovým směrem současného vysoce výkonného servosystému, díky němuž čelí stejnosměrný servosystém krizi eliminace.
Střídavý servomotor s permanentním magnetem má ve srovnání se stejnosměrným servomotorem následující hlavní výhody:
(1) Bez kartáčů a komutátorů je provoz spolehlivější a bezúdržbový.
(2) Zahřívání vinutí statoru je značně sníženo.
(3) Setrvačnost je malá a systém má dobrou rychlou odezvu.
⑷ Pracovní podmínky s vysokou rychlostí a vysokým točivým momentem jsou dobré.
⑸ Malá velikost a nízká hmotnost při stejném výkonu.
