Ķirurģiskie roboti, darbināma protezēšana un eksoskeleti izmanto motorus, lai paplašinātu un uzlabotu cilvēka spējas, vienlaikus attīstot arī veselības aprūpes nozari. Šie progresīvie medicīnas produkti ir kļuvuši par realitāti, daļēji pateicoties progresīvajām tehnoloģijām, ko izmanto, lai nodrošinātu medicīniskos motorus un elektroniskos diskus.
Zemāk ir pieci galvenie medicīnisko motoru un piedziņas veidi, kas uzlabo cilvēku dzīvi un veselību.
Motori palīdz cilvēkiem ratiņkrēslos baudīt brīvību un normāli "staigāt" pa ceļu. Paņemiet unikālo visurgājēju ratiņkrēslu, kurā riteņu vietā tiek izmantotas vairākas sliedes, kuras visas vada motori ar pārnesumu. Tas var šķērsot laukus, mežus un pat nelielas straumes. Tas paver virkni bezceļu mobilitātes risinājumu.
RAD36 taisnleņķa motors vada sliežu krēslu. Tas ļauj kāpurķēžu ratiņkrēslam sasniegt 350 lb slodzes, ātrumu līdz 5 jūdzēm stundā un šķērsot nogāzes, dobumus, grants ceļus un citus īpašus ceļa apstākļus.
Medicīniskie motori ir svarīgi sūkņiem, ko izmanto daudzās mūsdienu medicīnas ierīcēs, nodrošinot dzesēšanas jaudu un precīzi mērot šķidrumus, gāzes un farmaceitiskos līdzekļus.
CT skeneris: Datortomogrāfijas skeneri nodrošina ātru, augstas izšķirtspējas skenēšanu un trīsdimensiju attēlveidošanu cilvēka ķermeņa iekšpusē. Daudziem CT skeneriem dzesēšanas šķidruma cirkulācijai ir jāizmanto centrbēdzes sūkņi, lai uzturētu skenera rentgena sistēmas temperatūru. Parasti bezkontaktu līdzstrāvas motors ar integrētu piedziņu droši darbina sūkni.
Dialīze: Hemodialīzes sistēmai ir nepieciešams uzticams peristaltisks sūknis, lai precīzi pārvietotu pacienta asinis un dializētu caur mašīnas dializatoru. Šajās dzīvību dodošajās mašīnās augstas precizitātes bezkontaktu motori darbojas droši un klusi.
CPAP: CPCP mašīnas ir atrisinājušas miega apnojas problēmu miljoniem cilvēku ar novājinošām slimībām. Mūsdienu CPAP ir ļoti kompakti un ļoti klusi, un daži CPAP tiek darbināti ar akumulatoru. CPAP centrā ir ļoti dinamisks pūtējs, ko parasti darbina bezsuku līdzstrāvas motors.
Tas, ko parasti sauc par ķirurģisko robotu, faktiski būtu jāsauc par ķirurģiski asistētu ķirurģijas robotu. Jo ķirurgi attālināti vada šādus robotus, lai veiktu operāciju. Šī pieeja samazina traumas un padara pacientu ērtāku.
Ķirurģisko robotu darbības ātrums katru gadu palielinās par 25%. Fakti ir arī pierādījuši, ka ķirurģiskie roboti var palīdzēt samazināt riskus un komplikācijas, kas saistītas ar atklātu operāciju, ļaujot lielākam skaitam pacientu izbaudīt minimāli invazīvas operācijas priekšrocības. Ķirurģiskie roboti var izmantot mazākus ķirurģiskos instrumentus un veikt mazākus griezumus nekā ķirurgi.
Šīs precīzās ķirurģiskās sistēmas attīsta dažāda diametra bezrāmju griezes momenta motorus, kā arī ķirurģisko robotu kustības risinājumu pielāgošanu. Lai nodrošinātu augstāku veiktspēju tur, kur tas ir visvairāk nepieciešams, ķirurģiskās robotikas inženieri nodrošina efektīvākas, ilgstošākas operācijas un vēsāku aprīkojumu, izmantojot elastību, novatorisku mehānisko dizainu.
Mākslīgās ekstremitātes tiek izmantotas dažādās situācijās, piemēram, nelaimes gadījumos, slimībās, iedzimtos defektos, kara brūcēs utt. Mūsdienās ir izstrādātas cilvēka muskuļa, skeleta un nervu sistēmas bioniskās ekstremitātes, kuras arvien dabiskāk izmantot, ko regulē motora kontroles modalitātes.
Kustības vadības inženieri ir strādājuši ar šādu pārsteidzošu protezēšanas līdzekļu izstrādātājiem, piemēram, Power-Knee un pilna featured protēžu izstrādātājiem, kas izmanto dzinēju,
Ķirurģiskais rokas motors ir lieljaudas ierīce, taču tam jābūt mazam, vieglam un efektīvam - kaut ko tādu, ko ir grūti sasniegt lielākajā daļā dzinēja konstrukciju. Mazie bez slotu un rievotie bezkontaktu motori var darbināt šos robotus. Šie motori atbilst un bieži pārsniedz rūpnieciskās ķirurģiskās prasības, nodrošinot precizitāti un efektivitāti ar ātrumu līdz 100,000 XNUMXRPM vai vairāk
servomotors
Vārds "servo" cēlies no grieķu vārda "vergs". "Servomotoru" var saprast kā motoru, kas absolūti pakļaujas vadības signāla vadībai: pirms tiek nosūtīts vadības signāls, rotors ir nekustīgs; kad tiek nosūtīts vadības signāls, rotors nekavējoties griežas; kad vadības signāls pazūd, rotors var nekavējoties apstāties.
Servo motori ir mikro motori, ko izmanto kā izpildmehānismus automātiskajās vadības ierīcēs, un to funkcija ir pārveidot elektriskos signālus par rotējošas vārpstas leņķisko pārvietojumu vai leņķisko ātrumu. Servo motori, kas pazīstami arī kā izpildvaras motori, tiek izmantoti kā izpildvaras elementi automātiskajās vadības sistēmās, lai pārvērstu saņemtos elektriskos signālus leņķiskā pārvietojumā vai leņķiskā ātruma izejā uz motora vārpstas.
Servo Motoru klasifikācija
Servo motori ir sadalīti divās kategorijās: maiņstrāvas servo un līdzstrāvas servo.
Maiņstrāvas servomotora pamatstruktūra ir līdzīga maiņstrāvas indukcijas motora (asinhronā motora) pamatstruktūrai. Ir divi ierosmes tinumi Wf un vadības tinumi WcoWf ar fāzes telpas pārvietojumu 90° uz statora, kas ir savienoti ar pastāvīgu maiņstrāvas spriegumu, un maiņstrāvas spriegums vai fāzes maiņa, kas tiek piemērota Wc, tiek izmantota, lai kontrolētu motora darbību. Maiņstrāvas servomotoriem ir stabilas darbības īpašības, laba vadāmība, ātra reakcija, augsta jutība un stingri mehānisko īpašību un regulēšanas raksturlielumu nelinearitātes indikatori (nepieciešami attiecīgi mazāk nekā 10% līdz 15% un mazāk nekā 15% līdz 25%).
Līdzstrāvas servo motoru priekšrocības un trūkumi
Priekšrocības: Precīza ātruma kontrole, ļoti cietas griezes momenta ātruma īpašības, vienkāršs vadības princips, viegli lietojams un lēts.
Trūkumi: suku komutācija, ātruma ierobežojums, papildu pretestība, nodiluma daļiņu ģenerēšana (nav piemērota bezputekļu un sprādzienbīstamai videi).
Līdzstrāvas servvomotora pamatstruktūra ir līdzīga vispārējā līdzstrāvas motora struktūrai. Motora ātrums n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, kur E ir armatūras atpakaļ elektromotora spēks, K ir nemainīgs, j ir magnētiskā plūsma uz polu, Ua, Ia ir armatūras spriegums un armatūras strāva, Ra ir Armatūras pretestība, mainot Ua vai mainot φ var kontrolēt līdzstrāvas servopola ātrumu, bet parasti tiek izmantota armatūras sprieguma vadības metode. Pastāvīgā magnēta līdzstrāvas servomotorā ierosmes tinumu aizstāj ar pastāvīgu magnētu, un magnētiskā plūsma φ ir nemainīga. . Līdzstrāvas servopmotoram ir labas lineārās regulēšanas īpašības un ātra laika reakcija.
Maiņstrāvas servo motoru priekšrocības un trūkumi
Priekšrocības: labas ātruma kontroles īpašības, vienmērīga kontrole visā ātruma diapazonā, gandrīz bez svārstībām, augsta efektivitāte, kas pārsniedz 90%, mazāka siltuma ražošana, ātrgaitas kontrole, augstas precizitātes stāvokļa kontrole (atkarībā no kodētāja precizitātes), nominālā darbības zona Tas var sasniegt nemainīgu griezes momentu, zemu inerci, zemu troksni, bez suku nodilumu un bez apkopes (piemērots bez putekļiem un sprādzienbīstamai videi).
Trūkumi: Vadība ir sarežģītāka, piedziņas parametri ir jāpielāgo uz vietas, lai noteiktu PID parametrus, un ir nepieciešami vairāk savienojumu.
Līdzstrāvas servo motori ir sadalīti matos un bezkontaktu motoros.
Matētajam motoram ir zemas izmaksas, vienkārša struktūra, liels starta griezes moments, plašs ātruma regulēšanas diapazons, viegla vadība, un tam ir nepieciešama apkope, taču to ir viegli uzturēt (oglekļa suku nomaiņa), tas rada elektromagnētiskos traucējumus, tam ir prasības lietošanas videi, un to parasti izmanto izmaksu ziņā jutīgiem vispārējiem rūpnieciskiem un civiliem gadījumiem.
Bezsuku motors ir maza izmēra, viegls, liels izvadā un ātrs reakcijā, liels ātrums, mazs inerce, stabils griezes momentā un vienmērīgs rotācijā, sarežģīts kontrolē, inteliģents, elastīgs elektroniskajā komutācijā, to var komutēt ar kvadrātveida viļņu vai sinusoidālu vilni, bez motora apkopes, augsta efektivitāte un enerģijas taupīšana , Mazs elektromagnētiskais starojums, zems temperatūras pieaugums un ilgs kalpošanas laiks, piemērots dažādām vidēm.
Maiņstrāvas servomotors ir arī bezsuku motors, kas ir sadalīts sinhronos un asinhronos motoros. Pašlaik kustības kontrolē parasti tiek izmantoti sinhronie motori. Jaudas diapazons ir liels, jauda var būt liela, inerce ir liela, maksimālais ātrums ir mazs, un ātrums palielinās līdz ar jaudu. Dilstošs vienmērīgā ātrumā, piemērots maza ātruma un stabilas skriešanas gadījumiem
Rotors servomotora iekšpusē ir pastāvīgs magnēts. Vadītājs kontrolē U/V/W trīsfāžu elektrību, lai izveidotu elektromagnētisko lauku. Rotors griežas šī magnētiskā lauka iedarbībā. Tajā pašā laikā kodētājs, kas nāk kopā ar motoru, pārraida atgriezeniskās saites signālu vadītājam. Vērtības tiek salīdzinātas, lai pielāgotu rotora rotācijas leņķi. Servomotora precizitāti nosaka kodētāja precizitāte (līniju skaits).
Q
Kāda ir veiktspējas atšķirība starp maiņstrāvas servomotoriem un bezkontaktu līdzstrāvas servomotoriem?
A
Maiņstrāvas servomotora veiktspēja ir labāka, jo maiņstrāvas servo kontrolē sinusoidālais vilnis, un griezes momenta pulsācija ir maza; kamēr bezsuku līdzstrāvas servo kontrolē trapecveida vilnis. Bet bezsuku līdzstrāvas servo vadība ir salīdzinoši vienkārša un lēta.
Pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servo piedziņas tehnoloģijas straujā attīstība liek līdzstrāvas servo sistēmai saskarties ar krīzi, kad tā tiek likvidēta[/p][p=30,2,pa kreisi]Kopš 1980. gadiem, attīstoties integrālajām shēmām, jaudas elektronikas tehnoloģijai un maiņstrāvas mainīga ātruma piedziņai Attīstoties tehnoloģijai, pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servo piedziņas tehnoloģija ir sasniegusi izcilu attīstību, un slaveni elektriskie ražotāji dažādās valstīs ir secīgi laiduši klajā jaunas maiņstrāvas servo motoru un servo piedziņas sērijas. Maiņstrāvas servo sistēma ir kļuvusi par mūsdienu augstas veiktspējas servo sistēmas galveno attīstības virzienu, kas liek līdzstrāvas servo sistēmai saskarties ar likvidēšanas krīzi.
Salīdzinot ar līdzstrāvas servomotoru, pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servomotoram ir šādas galvenās priekšrocības:
(1) Bez birstēm un komutatoriem darbība ir uzticamāka un bez apkopes.
(2) Statora tinuma sildīšana ir ievērojami samazināta.
(3) Inerce ir maza, un sistēmai ir laba ātra reakcija.
(4) Darba apstākļi ar lielu apgriezienu skaitu un lielu griezes momentu ir labi.
(5) Mazs izmērs un viegls svars ar tādu pašu jaudu.
