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延展生命的长度|大辐缩短机器人关节轴长,打造下一代手术机器人

www.cechina.cn2023.01.09阅读 1132

  引语:即刻解密科尔摩根运动控制工程,如何助力开发新一代手术机器人
  世界黑天鹅事件频发的年代,生命健康变得越来越重要且被每一个人都关注,以人为本的理念亦是逐渐深入人心。在医疗场景中,医生、企业等多方希望将先进的诊疗技术推广到更多医院。当前临床应用里,如果能够设计并打造一种手术机器人,帮助医生进行创伤更小、精准度更高的手术,让患者取得更好的治疗效果,无疑是皆大欢喜的方案。虽然手术结果往往取决于具体病例的挑战和外科医生的技术,但显而易见,设备越好控制工程网版权所有,得到的护理就会越好。

  项目挑战
  挑战1:将机械臂靠在一起
  传统手术机器人包含具有多个机械臂的大柱子,机械臂分别持有微型相机和各种仪器:如剪刀、抓钳、持针器、施夹钳等。根据手术的不同,可通过单个小切口进行理想手术CONTROL ENGINEERING China版权所有,这个小切口必须同时容纳可视化相机和任何所需的仪器。如何让传统手术机器人的单柱多臂设计,与多个仪器一起操作时达成适当的进入角度。 这是在设计下一代手术机器人时要克服的主要挑战。
  挑战2:缩短臂关节的轴长
  与传统设计相比,独立臂提供更大的定位灵活性控制工程网版权所有,可在更接近平行的平面中对齐多臂。 为了进一步达到理想的平行,必须尽可能地减小每条手臂的体积。限制手臂靠近程度的因素是臂关节的轴长。 需要的电机和齿轮传动系统www.cechina.cn,必须能够以尽可能短的轴长提供所需的所有转矩。在不影响性能的情况下,每节省一毫米都可以帮助外科医生更有效地工作,并为手术机器人创造巨大的市场优势。
  实现方式  
  1. 从齿轮传动入手
  具有短叠片长度的高转矩电机是实现出色转矩的关键,同时可以最大限度地减小轴长、总体积和重量。 但是CONTROL ENGINEERING China版权所有,除电机本身的叠片长度之外,齿轮传动和反馈装置也需要在关节内紧密集成。齿轮传动装置将电机的相对高速运动转换为可以合适速度移动机器人臂负载、精确定位并牢牢固定负载所需的较低速度和较高转矩。 由于选择齿轮传动也会影响关节的轴长,因此这是创建设计的第一步。

  2. 根据齿轮传动和热要求匹配电机
  指定适当的齿轮技术和齿轮比后,可根据齿轮比、臂所需运行速度和所需承载的质量来选择电机。 在典型或最大负载下运行时产生的温升也是一个重要考虑因素,因为在关节的狭窄范围内过热会损坏齿轮润滑剂、编码器电子器件和邻近的其他部件。理想的电机能够在较低的温升下提供充分的性能。

  3. 利用D2L规则
  作为电机规范流程的一部分,可通过经常被忽视的电机设计原理(我们称为 D2L 规则)来进一步缩短轴长。
  在机器人关节设计中,电机的直径通常作为次要考虑因素。 为了使机器人臂尽可能紧密地工作,反而需要最大限度地缩短轴长。通过 D2L 规则,可以通过加大直径来显著减小轴长。 

  4. 优化机械、电气和热效率
  科尔摩根专为机器人应用而设计的全新一代 TBM2G 无框力矩电机,旨在解决你面临的所有工程挑战。TBM2G电机在较为紧凑的机器人关节中提供出色的机械、电气和热效率。其轴长尺寸不足 1 英寸,同时在运动控制行业中,相同尺寸下能够提供最高转矩密度。 它们旨在以明显较低的温升提供所需的全部性能,帮助保护机器人关节内所有部件的完整性和性能。让你可以在最紧凑、最轻巧的电磁组件中,以高水平转矩性能将机器和机器人创新理念变为现实。

  产品优势
  √ 能效更高
  √ 移动速度更快
  √ 负载能力更强
  √ 运动控制更平稳
  助你获得成功的合作伙伴--科尔摩根
  手术机器人作为需要同时兼顾安全,精准、高效的高精密医疗设备,有着众多独特的应用需求。科尔摩根可为你提供工程合作伙伴的专业知识和支持,能够满足手术机器人设计和生产的独特要求。成熟的自助服务支持选项,可为你提供一对一的帮助。凭借在机器和机器人设计方面数十年的运动控制经验,科尔摩根的专业人员还可直接对接你的工程团队,以最大限度提高性能、开发创新型解决方案,并帮助你更有效地扩大生产规模。与科尔摩根一起即刻探索你下一代手术机器人的强大性能!

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