A sebészeti robotok, a motoros protézisek és az exoskeletonok mind motorokat használnak az emberi képességek bővítésére és javítására, miközben az egészségügyi ipart is fejlesztik. Ezek a fejlett orvosi termékek valósággá váltak, részben az orvosi motorok és elektronikus meghajtók biztosításához használt fejlett technológiáknak köszönhetően.
Az alábbiakban bemutatjuk az orvosi motorok és meghajtók öt fő típusát, amelyek javítják az emberek életét és egészségét.
A hajtóműves motorok segítik a kerekesszékes embereket abban, hogy élvezzék a szabadságot és normálisan "járjanak" az úton. Vegyük az egyedülálló terepjáró kerekesszéket, amely kerekek helyett több nyomtávot használ, és mindegyiket hajtóműves motor hajtja. Mezőkön, erdőkön és akár kis patakokon is áthaladhat. Ez egy sor terepjáró mobilitási megoldást nyit meg.
RAD36 derékszögű hajtóműves motor hajtja a pályaszéket. Lehetővé teszi a lánctalpas kerekesszék számára 350 font terhelés elérését, 5 mérföld/órás sebesség elérését, valamint lejtőkön, mélyedéseken, kavicsos utakon és más speciális útviszonyok között való áthaladást.
Az orvosi motorok fontosak a sok modern orvosi eszközben használt szivattyúk számára, mivel biztosítják a hűtési teljesítményt és a folyadékok, gázok és gyógyszerek pontos adagolását.
CT-szkenner: A számítógépes tomográfiai szkennerek gyors, nagy felbontású szkennelést és háromdimenziós képalkotást tesznek lehetővé az emberi test belsejében. Sok CT-szkennerhez centrifugálszivattyúk szükségesek a hűtőfolyadék keringetéséhez, hogy fenntartsák a szkenner röntgenrendszerének hőmérsékletét. Jellemzően egy kefe nélküli egyenáramú motor, integrált hajtással, megbízhatóan táplálja a szivattyút.
Dialízis: A hemodialízis rendszerhez megbízható perisztaltikus pumpára van szükség a páciens vérének és dializátumának pontos mozgatásához a gép dializátorán. Ezekben az éltető gépekben a nagy pontosságú kefe nélküli motorok megbízhatóan és csendesen működnek.
CPAP: A CPCP gépek több millió legyengítő betegségben szenvedő embernél megoldották az alvási apnoe problémáját. A modern CPAP-ok nagyon kompaktak és nagyon csendesek, és néhány CPAP elemmel működik. A CPAP középpontjában egy rendkívül dinamikus fúvó található, amelyet általában kefe nélküli egyenáramú motor hajt meg.
Amit általában sebészeti robotnak neveznek, azt valójában sebészetileg segített sebészeti robotnak kell nevezni. Mivel a sebészek távolról irányítják az ilyen robotokat a műtét elvégzéséhez. Ez a megközelítés csökkenti a traumát, és kényelmesebbé teszi a beteget.
A sebészeti robotok működési sebessége évente 25 százalékkal növekszik. A tények azt is bebizonyították, hogy a sebészeti robotok segíthetnek csökkenteni a nyílt műtéttel kapcsolatos kockázatokat és szövődményeket, így több beteg élvezheti a minimálisan invazív műtét előnyeit. A sebészeti robotok kisebb sebészeti eszközöket használhatnak, és kisebb bemetszéseket végezhetnek, mint a sebészek.
Ezek a precíz sebészeti rendszerek továbbfejlesztik a különböző átmérőjű keret nélküli nyomatékmotorokat, valamint a sebészeti robotizált mozgási megoldások testreszabását. A nagyobb teljesítmény elérése érdekében ott, ahol a legnagyobb szükség van rá, a sebészeti robotikai mérnökök hatékonyabb, hosszabb ideig tartó műtéteket és hűvösebb berendezéseket tesznek lehetővé rugalmasság és innovatív mechanikai kialakítások révén.
A mesterséges végtagokat különféle helyzetekben alkalmazzák, például balesetek, betegségek, születési rendellenességek, háborús sebek stb. esetén. Napjainkban az emberi izomzat, a csontváz és az idegrendszer bionikus végtagjait fejlesztették ki, amelyek használata egyre természetesebb, és a motorvezérlés módozatai szabályozzák őket. .
A mozgásvezérlő mérnökök olyan csodálatos protézisek fejlesztőivel dolgoztak együtt, mint például a Power-Knee és a teljes funkcionalitású, motort használó protézisek,
A sebészeti kézi motor nagy teljesítményű eszköz, de kicsinek, könnyűnek és hatékonynak kell lennie – amit a legtöbb motorkonstrukcióban nehéz megvalósítani. Apró rés nélküli és hornyos kefe nélküli motorok képesek meghajtani ezeket a robotokat. Ezek a motorok megfelelnek és gyakran meg is haladják az ipari sebészeti követelményeket, pontosságot és hatékonyságot biztosítanak akár 100, 000rpm vagy nagyobb fordulatszámon is.
szervómotor
A "szervo" szó a görög "rabszolga" szóból származik. "Szervomotor" alatt olyan motort értünk, amely abszolút engedelmeskedik a vezérlőjel parancsának: a vezérlőjel elküldése előtt a forgórész álló helyzetben van; a vezérlőjel elküldésekor a rotor azonnal forog; ha a vezérlőjel eltűnik, a forgórész azonnal leállhat.
A szervomotorok olyan mikromotorok, amelyeket automata vezérlőberendezések működtetőjeként használnak, és funkciójuk az elektromos jelek forgó tengely szögeltolódásává vagy szögsebességévé alakítása. A szervomotorokat, más néven végrehajtó motorokat, végrehajtó elemekként használják az automatikus vezérlőrendszerekben, hogy a vett elektromos jeleket szögeltolódássá vagy szögsebesség-kimenetté alakítsák a motor tengelyén.
A szervomotorok osztályozása
A szervomotorok két kategóriába sorolhatók: AC szervo és DC szervo.
Az AC szervomotor alapfelépítése hasonló az AC indukciós motoréhoz (aszinkron motor). Az állórészen két 90 fokos fázistéreltolódású Wf gerjesztőtekercs és WcoWf vezérlőtekercs található, amelyek állandó váltakozó feszültségre vannak kötve, és a Wc-re alkalmazott váltakozó feszültség vagy fázisváltás a motor működésének szabályozására szolgál. . Az AC szervomotorok stabil működése, jó irányíthatósága, gyors reagálása, nagy érzékenysége, valamint a mechanikai jellemzők és a beállítási jellemzők szigorú nemlinearitási mutatói (kevesebb mint 10-15 százalék, illetve 15-25 százalék szükséges). ).
Az egyenáramú szervomotorok előnyei és hátrányai
Előnyök: Pontos fordulatszám szabályozás, nagyon kemény nyomaték-sebesség jellemzők, egyszerű szabályozási elv, könnyen használható és olcsó.
Hátrányok: kefe kommutáció, sebességkorlátozás, további ellenállás, kopórészecskék képződése (nem alkalmas pormentes és robbanásveszélyes környezetre).
Az egyenáramú szervomotor alapvető felépítése hasonló az általános egyenáramú motorokéhoz. Motorfordulatszám n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, ahol E az armatúra visszafelé ható elektromotoros ereje, K állandó, j a pólusonkénti mágneses fluxus, Ua, Ia az armatúra feszültsége és armatúraáram, Ra az armatúra ellenállása, az Ua vagy a φ változtatása szabályozhatja az egyenáramú szervomotor fordulatszámát, de általában az armatúra feszültségének szabályozási módszerét használják. Az állandó mágneses egyenáramú szervomotorban a gerjesztő tekercset állandó mágnes helyettesíti, és a φ mágneses fluxus állandó. . Az egyenáramú szervomotor jó lineáris beállítási jellemzőkkel és gyors reakcióidővel rendelkezik.
Az AC szervomotorok előnyei és hátrányai
Előnyök: jó fordulatszám szabályozási jellemzők, egyenletes szabályozás a teljes fordulatszám-tartományban, szinte rezgésmentes, magas, több mint 90 százalékos hatásfok, kevesebb hőtermelés, nagy sebességű szabályozás, nagy pontosságú pozíciószabályozás (a jeladó pontosságától függően), névleges működés terület Állandó nyomatékot, alacsony tehetetlenséget, alacsony zajszintet, kefekopást és karbantartásmentességet tud elérni (pormentes és robbanásveszélyes környezetben is használható).
Hátrányok: A szabályozás bonyolultabb, a PID paraméterek meghatározásához a hajtásparamétereket a helyszínen kell beállítani, és több bekötés szükséges.
Az egyenáramú szervomotorokat kefés és kefe nélküli motorokra osztják.
A kefés motor olcsó, egyszerű felépítésű, nagy indítónyomatékú, széles fordulatszám-szabályozási tartományú, könnyű vezérlésű, karbantartást igényel, de könnyen karbantartható (szénkefék cseréje), elektromágneses interferenciát generál, a használati környezet követelményei vannak, és általában költségérzékeny általános ipari és civil alkalmakra használják.
A kefe nélküli motor kis méretű, könnyű, nagy teljesítményű és gyors reagálású, nagy sebességű, kicsi a tehetetlenségi nyomatéka, stabil a nyomatéka és egyenletes a forgása, bonyolult a vezérlése, intelligens, rugalmas az elektronikus kommutációban, kommutálható négyzethullámmal vagy szinuszhullámmal, motor karbantartásmentes, nagy hatékonyságú és energiatakarékos, kis elektromágneses sugárzás, alacsony hőmérséklet-emelkedés és hosszú élettartam, különféle környezetekhez alkalmas.
Az AC szervomotor szintén kefe nélküli motor, amely szinkron és aszinkron motorokra oszlik. Jelenleg a szinkron motorokat általában mozgásvezérlésben használják. A teljesítménytartomány nagy, a teljesítmény nagy lehet, a tehetetlenség nagy, a maximális fordulatszám alacsony, és a sebesség a teljesítménnyel nő. Egyenletes sebességgel ereszkedő, alacsony sebességű és stabil futás alkalmakra alkalmas
A szervomotor belsejében lévő forgórész egy állandó mágnes. A meghajtó vezérli az U/V/W háromfázisú elektromosságot, hogy elektromágneses mezőt hozzon létre. Ennek a mágneses mezőnek a hatására a rotor forog. Ugyanakkor a motorhoz mellékelt jeladó továbbítja a visszacsatoló jelet a vezetőnek. Az értékeket összehasonlítjuk a forgórész forgásszögének beállításához. A szervomotor pontosságát a jeladó pontossága (sorok száma) határozza meg.
Q
Mi a különbség az AC szervomotorok és a kefe nélküli egyenáramú szervomotorok teljesítményében?
A
Az AC szervomotor teljesítménye jobb, mert az AC szervót szinuszhullám vezérli, és a nyomaték hullámzása kicsi; míg a kefe nélküli egyenáramú szervót trapézhullám vezérli. De a kefe nélküli DC szervovezérlés viszonylag egyszerű és olcsó.
Az állandó mágneses váltóáramú szervohajtás technológiájának gyors fejlődése miatt az egyenáramú szervorendszer szembe kell néznie azzal a válsággal, hogy megszűnjön[/p][p=30,2,left]Az 1980-as évek óta, az integrált áramkörök és a teljesítményelektronika fejlesztésével technológia és váltóáramú változtatható fordulatszámú hajtások A technológia fejlődésével az állandó mágneses váltóáramú szervohajtás technológia kiemelkedő fejlődést ért el, és a különböző országok neves elektromos gyártói sorra dobták piacra az AC szervomotorok és szervohajtások új sorozatát. Az AC szervorendszer a kortárs, nagy teljesítményű szervorendszer fő fejlesztési irányává vált, ami miatt az egyenáramú szervorendszer szembe kell néznie a megszűnés válságával.
Az egyenáramú szervomotorhoz képest az állandó mágneses AC szervomotornak a következő fő előnyei vannak:
(1) Kefék és kommutátorok nélkül a működés megbízhatóbb és karbantartásmentes.
(2) Az állórész tekercsének fűtése jelentősen csökken.
(3) A tehetetlenség kicsi, és a rendszer jó gyors reagálással rendelkezik.
⑷ A nagy sebességű és nagy nyomatékú működési állapot jó.
⑸ Kis méret és könnyű súly azonos teljesítmény mellett.
