Kirurgiset robotit, sähkökäyttöiset proteesit ja eksoskeletonit käyttävät moottoreita laajentamaan ja parantamaan ihmisen kykyjä ja samalla edistävät terveydenhuoltoalaa. Näistä edistyneistä lääketieteellisistä tuotteista on tullut todellisuutta osittain lääketieteellisten moottoreiden ja elektronisten käyttölaitteiden kehittyneiden teknologioiden ansiosta.
Alla on viisi päätyyppiä lääketieteellisiä moottoreita ja käyttölaitteita, jotka parantavat ihmisten elämää ja terveyttä.
Vaihdemoottorit auttavat pyörätuolissa istuvia nauttimaan vapaudesta ja "kävelemään" tiellä normaalisti. Valitse ainutlaatuinen maastopyörätuoli, joka käyttää useita teloja pyörien sijasta, ja kaikkia käytetään vaihdemoottoreilla. Se voi kulkea peltojen, metsien ja jopa pienten purojen läpi. Tämä avaa useita off-road-liikkuvuusratkaisuja.
RAD36 suorakulmainen vaihdemoottori käyttää telaketjutuolia. Sen avulla telaketjupyörätuoli voi nostaa 350 naulaa, nopeuttaa jopa 5 mph ja kulkea rinteissä, onteloissa, sorateillä ja muissa erityisissä tieolosuhteissa.
Lääketieteelliset moottorit ovat tärkeitä monissa nykyaikaisissa lääkinnällisissä laitteissa käytetyille pumpuille, jotka tarjoavat jäähdytystehoa ja mittaavat tarkasti nesteitä, kaasuja ja lääkkeitä.
CT-skanneri: Tietokonetomografiaskannerit tarjoavat nopean, korkearesoluutioisen skannauksen ja kolmiulotteisen kuvantamisen ihmiskehon sisältä. Monet CT-skannerit vaativat keskipakopumppujen käyttöä jäähdytysnesteen kierrättämiseksi skannerin röntgenjärjestelmän lämpötilan ylläpitämiseksi. Tyypillisesti harjaton tasavirtamoottori, jossa on integroitu käyttölaite, antaa pumppua luotettavasti.
Dialyysi: Hemodialyysijärjestelmä vaatii luotettavan peristalttisen pumpun, joka siirtää potilaan veren ja dialysaatin tarkasti laitteen dialyysilaitteen läpi. Näissä elämää antavissa koneissa erittäin tarkat harjattomat moottorit toimivat luotettavasti ja hiljaisesti.
CPAP: CPCP-koneet ovat ratkaisseet uniapnea-ongelman miljoonilla ihmisillä, joilla on heikentäviä sairauksia. Nykyaikaiset CPAP:t ovat erittäin kompakteja ja erittäin hiljaisia, ja jotkin CPAP:t ovat akkukäyttöisiä. CPAP:n ytimessä on erittäin dynaaminen puhallin, joka toimii yleensä harjattomalla tasavirtamoottorilla.
Sitä, mitä yleensä kutsutaan kirurgiseksi robotiksi, pitäisi itse asiassa kutsua kirurgisesti avustetuksi leikkausrobotiksi. Koska kirurgit ohjaavat tällaisia robotteja etänä suorittamaan leikkauksia. Tämä lähestymistapa vähentää traumaa ja tekee potilaan mukavammaksi.
Kirurgisten robottien toimintanopeus kasvaa 25 prosenttia joka vuosi. Faktat ovat myös osoittaneet, että kirurgiset robotit voivat auttaa vähentämään avoimeen leikkaukseen liittyviä riskejä ja komplikaatioita, jolloin useammat potilaat voivat nauttia minimaalisesti invasiivisen leikkauksen eduista. Kirurgiset robotit voivat käyttää pienempiä kirurgisia instrumentteja ja tehdä pienempiä viiltoja kuin kirurgit.
Nämä tarkat kirurgiset järjestelmät edistävät halkaisijaltaan erikokoisia kehyksiätömiä vääntömoottoreita sekä kirurgisten robottiliikeratkaisujen räätälöintiä. Parantaakseen suorituskykyä siellä, missä sitä eniten tarvitaan, kirurgiset robotiikkainsinöörit mahdollistavat tehokkaammat, pidempään kestävät leikkaukset ja viileämmät laitteet joustavuuden ja innovatiivisten mekaanisten rakenteiden avulla.
Keinotekoisia raajoja käytetään erilaisissa tilanteissa, kuten onnettomuuksissa, sairauksissa, synnynnäisissä epämuodostumissa, sotahaavoissa jne. Nykyään on kehitetty ihmisen lihasten, luuston ja hermoston bionisia raajoja, jotka ovat yhä luonnollisempia käyttää motorisen ohjauksen menetelmien mukaan. .
Liikeohjausinsinöörit ovat työskennelleet tällaisten hämmästyttävien proteesien kehittäjien kanssa, kuten Power-Knee ja monipuoliset proteesit, joissa käytetään moottoria,
Kirurginen käsimoottori on suuritehoinen laite, mutta sen on oltava pieni, kevyt ja tehokas - mitä on vaikea saavuttaa useimmissa moottorimalleissa. Pienet urattomat ja urattomat harjattomat moottorit voivat käyttää näitä robotteja. Nämä moottorit täyttävät ja usein ylittävätkin teollisuuden kirurgiset vaatimukset, ja ne tarjoavat tarkkuutta ja tehokkuutta jopa 100, 000rpm tai suuremmilla nopeuksilla.
Servo moottori
Sana "servo" tulee kreikan sanasta "orja". "Servomoottori" voidaan ymmärtää moottorina, joka tottelee ehdottomasti ohjaussignaalin käskyä: ennen kuin ohjaussignaali lähetetään, roottori on paikallaan; kun ohjaussignaali lähetetään, roottori pyörii välittömästi; kun ohjaussignaali katoaa, roottori voi pysähtyä välittömästi.
Servomoottorit ovat mikromoottoreita, joita käytetään toimilaitteina automaattisissa ohjauslaitteissa ja niiden tehtävänä on muuntaa sähköiset signaalit pyörivän akselin kulmasiirtymäksi tai kulmanopeudeksi. Servomoottoreita, joita kutsutaan myös toimeenpanomoottoreiksi, käytetään toimeenpanoelementteinä automaattisissa ohjausjärjestelmissä muuttamaan vastaanotetut sähköiset signaalit kulmasiirtymäksi tai kulmanopeuden ulostuloksi moottorin akselilla.
Servomoottorien luokitus
Servomoottorit on jaettu kahteen luokkaan: AC-servo ja DC-servo.
AC-servomoottorin perusrakenne on samanlainen kuin AC-oikosulkumoottorin (asynkronisen moottorin). Staattorissa on kaksi virityskäämiä Wf ja ohjauskäämiä WcoWf, joiden vaihetilasiirtymä on 90 astetta, jotka on kytketty tasaiseen vaihtojännitteeseen ja Wc:hen kohdistettua AC-jännitettä tai vaihemuutosta ohjataan moottorin toimintaan. . AC-servomoottoreilla on ominaisuudet: vakaa toiminta, hyvä ohjattavuus, nopea vaste, korkea herkkyys ja tiukat epälineaarisuusindikaattorit mekaanisille ominaisuuksille ja säätöominaisuuksille (vaaditaan vastaavasti alle 10–15 prosenttia ja alle 15–25 prosenttia). ).
DC-servomoottorien edut ja haitat
Edut: Tarkka nopeudensäätö, erittäin kovat vääntömomentti-nopeusominaisuudet, yksinkertainen ohjausperiaate, helppokäyttöinen ja halpa.
Haitat: harjakommutaatio, nopeusrajoitus, lisävastus, kulumishiukkasten syntyminen (ei sovellu pölyttömiin ja räjähdysherkkiin ympäristöihin).
DC-servomoottorin perusrakenne on samanlainen kuin tavallisen tasavirtamoottorin. Moottorin nopeus n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, jossa E on ankkurin takasähkömotorinen voima, K on vakio, j on magneettivuo napaa kohti, Ua, Ia ankkurin jännite ja ankkurivirta, Ra on ankkuriresistanssi, Ua:n vaihtaminen tai φ:n muuttaminen voi ohjata DC-servomoottorin nopeutta, mutta yleensä käytetään ankkurijännitteen ohjausmenetelmää. Kestomagneettisessa tasavirtaservomoottorissa virityskäämi korvataan kestomagneetilla ja magneettivuo φ on vakio. . DC-servomoottorilla on hyvät lineaariset säätöominaisuudet ja nopea aikavaste.
AC-servomoottorien edut ja haitat
Edut: hyvät nopeudensäätöominaisuudet, tasainen ohjaus koko nopeusalueella, lähes ei värähtelyä, korkea hyötysuhde yli 90 prosenttia, vähemmän lämmöntuotantoa, nopea ohjaus, erittäin tarkka asennonsäätö (riippuen anturin tarkkuudesta), nimelliskäyttö alue Se voi saavuttaa jatkuvan vääntömomentin, alhaisen inertian, alhaisen melutason, ei harjan kulumista ja huoltovapaata (sopii pölyttömään ja räjähdysherkkiin ympäristöihin).
Haitat: Ohjaus on monimutkaisempi, taajuusmuuttajan parametrit on säädettävä paikan päällä PID-parametrien määrittämiseksi ja tarvitaan lisää liitäntöjä.
DC-servomoottorit jaetaan harjattuihin ja harjattomiin moottoreihin.
Harjatulla moottorilla on edullinen, yksinkertainen rakenne, suuri käynnistysmomentti, laaja nopeudensäätöalue, helppo ohjaus ja vaatii huoltoa, mutta se on helppo huoltaa (hiiliharjojen vaihto), tuottaa sähkömagneettisia häiriöitä, sillä on vaatimuksia käyttöympäristölle, ja sitä käytetään yleensä kustannusherkissä yleisissä teollisuus- ja siviilitilaisuuksissa.
Harjaton moottori on kooltaan pieni, kevyt, suuri teho ja nopea vaste, suuri nopeus, pieni inertia, vakaa vääntö ja tasainen pyöriminen, monimutkainen ohjaus, älykäs, joustava elektronisessa kommutaatiossa, voidaan kommutoida neliöaallon tai siniaallon avulla, moottorin huoltovapaa, korkea hyötysuhde ja energiansäästö, pieni sähkömagneettinen säteily, alhainen lämpötilan nousu ja pitkä käyttöikä, sopii erilaisiin ympäristöihin.
AC-servomoottori on myös harjaton moottori, joka on jaettu synkronisiin ja asynkronisiin moottoreihin. Tällä hetkellä liikkeenohjauksessa käytetään yleisesti synkronimoottoreita. Tehoalue on suuri, teho voi olla suuri, inertia on suuri, maksiminopeus on alhainen ja nopeus kasvaa tehon mukana. Laskeutuu tasaisella nopeudella, sopii hitaisiin ja vakaisiin juoksutapahtumiin
Servomoottorin sisällä oleva roottori on kestomagneetti. Ohjain ohjaa U/V/W kolmivaiheista sähköä sähkömagneettisen kentän muodostamiseksi. Roottori pyörii tämän magneettikentän vaikutuksesta. Samanaikaisesti moottorin mukana tuleva kooderi lähettää palautesignaalin kuljettajalle. Arvoja verrataan roottorin pyörimiskulman säätämiseksi. Servomoottorin tarkkuus määräytyy kooderin tarkkuuden (rivien lukumäärän) mukaan.
Q
Mitä eroa on AC-servomoottorien ja harjattomien DC-servomoottorien suorituskyvyssä?
A
AC-servomoottorin suorituskyky on parempi, koska AC-servoa ohjaa siniaalto ja vääntömomentin aaltoilu on pieni; kun taas harjatonta DC-servoa ohjataan puolisuunnikkaan muotoisella aallolla. Mutta harjaton DC-servo-ohjaus on suhteellisen yksinkertainen ja halpa.
Kestomagneettien AC-servokäyttötekniikan nopea kehitys saa DC-servojärjestelmän kohtaamaan sen eliminoinnin kriisin[/p][p=30,2,left]1980-luvulta lähtien integroitujen piirien, tehoelektroniikan kehityksen myötä tekniikka ja vaihtovirtakäytöt Tekniikan kehittymisen myötä kestomagneetti-AC-servokäyttötekniikka on saavuttanut erinomaisen kehityksen, ja kuuluisat sähkövalmistajat eri maissa ovat peräkkäin tuoneet markkinoille uuden sarjan AC-servomoottoreita ja servokäyttöjä. AC-servojärjestelmästä on tullut nykyaikaisen korkean suorituskyvyn servojärjestelmän tärkein kehityssuunta, mikä saa DC-servojärjestelmän kohtaamaan eliminoinnin kriisin.
DC-servomoottoriin verrattuna kestomagneetti-AC-servomoottorilla on seuraavat tärkeimmät edut:
(1) Ilman harjoja ja kommutaattoreita toiminta on luotettavampaa ja huoltovapaampaa.
(2) Staattorikäämin lämpeneminen vähenee huomattavasti.
(3) Inertia on pieni ja järjestelmällä on hyvä nopea vaste.
⑷ Nopea ja suuri vääntömomentti on hyvä.
⑸ Pieni koko ja kevyt paino samalla teholla.
