Roboții chirurgicali, protezele alimentate și exoscheletele folosesc toate motoarele pentru a extinde și a îmbunătăți capacitățile umane, avansând în același timp industria de asistență medicală. Aceste produse medicale avansate au devenit o realitate datorită în parte tehnologiilor avansate utilizate pentru a furniza motoare medicale și unități electronice.
Mai jos sunt cele cinci tipuri principale de motoare medicale și unități care îmbunătățesc viața și sănătatea oamenilor.
Motoarele angrenate ajută oamenii în scaune cu rotile să se bucure de libertate și să "meargă" pe drum în mod normal. Luați scaunul cu rotile unic pentru toate terenurile, care utilizează mai multe piste în loc de roți, toate acționate de motoare angrenate. Poate trece prin câmpuri, păduri și chiar pâraie mici. Acest lucru deschide o serie de soluții de mobilitate off-road.
RAD36 motor orientat în unghi drept conduce scaunul de cale ferată. Acesta permite un scaun cu rotile crawler pentru a atinge sarcini 350 lb, viteze de până la 5 mph, și traversa pante, goluri, drumuri pietruite și alte condiții speciale de drum.
Motoarele medicale sunt importante pentru pompele utilizate în multe dispozitive medicale moderne, oferind capacitate de răcire și fluide de măsurare cu precizie, gaze și produse farmaceutice.
Ct Scanner: Scanerele tomografice computerizate oferă scanare rapidă, de înaltă rezoluție și imagistică tridimensională a interiorului corpului uman. Multe scanere CT necesită utilizarea pompelor centrifuge pentru a circula lichidul de răcire pentru a menține temperatura sistemului de raze X al scanerului. De obicei, un motor de curent continuu fără perii, cu o acționare integrată, alimentează pompa în mod fiabil.
Dializă: Un sistem de hemodializă necesită o pompă peristaltică fiabilă pentru a muta cu precizie sângele pacientului și a dializa prin dializorul aparatului. În aceste mașini dătătoare de viață, motoarele fără perii de înaltă precizie funcționează în mod fiabil și silențios.
CPAP: Mașinile CPCP au rezolvat problema apneei în somn la milioane de persoane cu boli debilitante. CPAP-urile moderne sunt foarte compacte și foarte silențioase, iar unele CPAP-uri sunt alimentate cu baterii. În centrul CPAP se află o suflantă extrem de dinamică, de obicei alimentată de un motor dc fără perii.
Ceea ce se numește de obicei un robot chirurgical ar trebui să fie numit de fapt un robot de chirurgie asistată chirurgical. Pentru că chirurgii ghidează de la distanță astfel de roboți pentru a efectua o intervenție chirurgicală. Această abordare reduce traumele și face pacientul mai confortabil.
Viteza de operare a roboților chirurgicali crește cu 25% în fiecare an. Faptele au dovedit, de asemenea, că roboții chirurgicali pot ajuta la reducerea riscurilor și complicațiilor asociate cu chirurgia deschisă, permițând mai multor pacienți să se bucure de beneficiile chirurgiei minim invazive. Roboții chirurgicali pot folosi instrumente chirurgicale mai mici și pot face incizii mai mici decât chirurgii.
Aceste sisteme chirurgicale precise avansează motoarele cuplului fără ramă de diferite diametre, precum și personalizarea soluțiilor chirurgicale de mișcare robotică. Pentru a oferi performanțe mai mari acolo unde este cea mai mare nevoie de ea, inginerii de robotică chirurgicală permit intervenții chirurgicale mai eficiente și mai durabile și echipamente mai reci prin flexibilitate, design mecanic inovator.
Membrele artificiale sunt utilizate în diferite situații, cum ar fi accidente, boli, malformații congenitale, răni de război etc. Astăzi, au fost dezvoltate membrele bionice ale mușchiului uman, ale sistemului osos și nervos, care sunt din ce în ce mai naturale de utilizat, guvernate de modalități de control motor.
Inginerii de control al mișcării au lucrat cu dezvoltatori de astfel de proteze uimitoare, cum ar fi Power-Knee și protezele cu caracteristici complete care utilizează un motor,
Motorul de mână chirurgical este un dispozitiv de mare putere, dar trebuie să fie mic, ușor și eficient - ceva care este dificil de realizat în majoritatea modelelor de motoare. Motoarele mici fără slot și fără perii cu fante pot alimenta acești roboți. Aceste motoare îndeplinesc și depășesc adesea cerințele chirurgicale industriale, oferind precizie și eficiență la viteze de până la 100.000RPM sau mai mult
servomotor
Cuvântul "servo" provine din cuvântul grecesc pentru "sclav". "Servomotorul" poate fi înțeles ca un motor care se supune absolut comenzii semnalului de control: înainte de trimiterea semnalului de control, rotorul este staționar; când semnalul de control este trimis, rotorul se rotește imediat; când semnalul de control dispare, rotorul se poate opri imediat.
Servomotoarele sunt micromotoare utilizate ca actuatoare în dispozitivele automate de control, iar funcția lor este de a converti semnalele electrice în deplasare unghiulară sau viteza unghiulară a unui arbore rotativ. Servo motoare, de asemenea, cunoscut sub numele de motoare executive, sunt utilizate ca elemente executive în sistemele de control automat pentru a converti semnalele electrice primite în deplasare unghiulară sau viteza unghiulară de ieșire pe arborele motorului.
Clasificarea servomotoarelor
Servomotoarele sunt împărțite în două categorii: servo AC și servo DC.
Structura de bază a unui motor servo ac este similară cu cea a unui motor cu inducție de curent alternativ (motor asincron). Există două înfășurări de excitație Wf și înfășurări de control WcoWf cu o deplasare a spațiului de fază de 90° pe stator, care sunt conectate la o tensiune constantă de curent alternativ, iar tensiunea de curent alternativ sau schimbarea fazei aplicată Wc este utilizată pentru a controla funcționarea motorului. Motoarele servo ac au caracteristicile unei funcționări stabile, o bună controlabilitate, răspuns rapid, sensibilitate ridicată și indicatori stricți de neliniaritate a caracteristicilor mecanice și a caracteristicilor de ajustare (necesari mai puțin de 10% până la 15% și, respectiv, mai puțin de 15% până la 25%).
Avantajele și dezavantajele motoarelor servo dc
Avantaje: Control precis al vitezei, caracteristici foarte dure ale turației cuplului, principiu de control simplu, ușor de utilizat și ieftin.
Dezavantaje: comutarea periei, limita de viteză, rezistență suplimentară, generarea de particule de uzură (nu sunt potrivite pentru medii fără praf și explozive).
Structura de bază a unui motor servo DC este similară cu cea a unui motor de curent continuu general. Viteza motorului n = E / K1j = (Ua-IaRa)/K1j, în cazul în care E este armătură înapoi forță electromotivă, K este constantă, j este fluxul magnetic pe pol, Ua, Ia sunt tensiunea armăturii și curent armatură, Ra este rezistența armăturii, schimbarea Ua sau schimbarea φ poate controla viteza motorului servo DC, dar metoda de control al tensiunii armăturii este utilizată în general. În motorul servo dc cu magnet permanent, înfășurarea excitației este înlocuită cu un magnet permanent, iar fluxul magnetic φ este constant. . Motorul servo DC are caracteristici bune de reglare liniară și răspuns rapid în timp.
Avantajele și dezavantajele motoarelor servo de curent alternativ
Avantaje: caracteristici bune de control al vitezei, control fără probleme în întreaga gamă de viteze, aproape nici o oscilație, eficiență ridicată de mai mult de 90%, mai puțină generare de căldură, control de mare viteză, control al poziției de înaltă precizie (în funcție de precizia codificatorului), zonă de operare nominală Se poate obține un cuplu constant, inerție scăzută, zgomot redus, uzură fără perie și fără întreținere (potrivit pentru medii fără praf și explozive).
Dezavantaje: Controlul este mai complicat, parametrii de acționare trebuie ajustați la fața locului pentru a determina parametrii PID și sunt necesare mai multe conexiuni.
Motoarele servo dc sunt împărțite în motoare periat și fără perii.
Motorul periat are costuri reduse, structură simplă, cuplu mare de pornire, gamă largă de reglare a vitezei, control ușor și necesită întreținere, dar este ușor de întreținut (înlocuirea perii de carbon), generează interferențe electromagnetice, are cerințe pentru mediul de utilizare și este de obicei utilizat pentru ocazii industriale și civile generale sensibile la costuri.
Motorul fără perii este de dimensiuni mici, ușor în greutate, mare în ieșire și rapid ca răspuns, mare în viteză, mic în inerție, stabil în cuplu și neted în rotație, complex în control, inteligent, flexibil în comutarea electronică, poate fi comutat prin undă pătrată sau undă sinusoidală, fără întreținere a motorului, eficiență ridicată și economie de energie , Radiații electromagnetice mici, creșterea temperaturii scăzute și durata lungă de viață, potrivite pentru diferite medii.
Motorul servo ac este, de asemenea, un motor fără perii, care este împărțit în motoare sincrone și asincrone. În prezent, motoarele sincrone sunt utilizate în general în controlul mișcării. Gama de putere este mare, puterea poate fi mare, inerția este mare, viteza maximă este scăzută, iar viteza crește odată cu puterea. Coborârea la o viteză uniformă, potrivită pentru viteze mici și ocazii de rulare stabile
Rotorul din interiorul motorului servo este un magnet permanent. Șoferul controlează energia electrică trifazată U/V/W pentru a forma un câmp electromagnetic. Rotorul se rotește sub acțiunea acestui câmp magnetic. În același timp, codificatorul care vine cu motorul transmite semnalul de feedback șoferului. Valorile sunt comparate pentru a regla unghiul de rotație al rotorului. Precizia motorului servo este determinată de precizia (numărul de linii) a codificatorului.
Q
Care este diferența de performanță dintre motoarele servo ac și motoarele servo dc fără perii?
Un
Performanța motorului servo AC este mai bună, deoarece servo AC este controlată de o undă sinusoidală, iar unda cuplului este mică; în timp ce servo DC fără perii este controlată de o undă trapezoidală. Dar controlul servo DC fără perii este relativ simplu și ieftin.
Dezvoltarea rapidă a magnetului permanent AC servo drive tehnologie face ca sistemul servo DC se confruntă cu criza de a fi eliminat[/p][p=30,2,stânga]Începând cu anii 1980, odată cu dezvoltarea circuitelor integrate, a tehnologiei electronice de putere și a unităților de viteză variabilă AC Odată cu dezvoltarea tehnologiei, tehnologia de acționare servo cu magnet permanent AC a obținut o dezvoltare remarcabilă, și producători de energie electrică celebri din diferite țări au lansat succesiv o nouă serie de motoare servo ac și servo-drive-uri. Sistemul servo AC a devenit principala direcție de dezvoltare a sistemului servo contemporan de înaltă performanță, ceea ce face ca sistemul servo DC să se confrunte cu criza de a fi eliminat.
În comparație cu motorul servo dc, motorul servo cu magnet permanent AC are următoarele avantaje principale:
(1) Fără perii și navetiști, operațiunea este mai fiabilă și fără întreținere.
(2) Încălzirea înfășurării statorului este mult redusă.
(3) Inerția este mică, iar sistemul are un răspuns rapid bun.
(4) Starea de lucru de mare viteză și cuplu mare este bună.
(5) Dimensiuni mici și greutate redusă sub aceeași putere.
