Robôs cirúrgicos, próteses motorizadas e exoesqueletos usam motores para expandir e aprimorar as capacidades humanas, enquanto também avançam no setor de saúde. Esses produtos médicos avançados tornaram-se realidade graças, em parte, às tecnologias avançadas usadas para fornecer motores médicos e acionamentos eletrônicos.
Abaixo estão os cinco principais tipos de motores e acionamentos médicos que melhoram a vida e a saúde das pessoas.
Motoredutores ajudam as pessoas em cadeiras de rodas a desfrutar de liberdade e "andar" na estrada normalmente. Pegue a exclusiva cadeira de rodas todo-o-terreno, que usa várias esteiras em vez de rodas, todas acionadas por motores de engrenagem. Pode passar por campos, florestas e até pequenos riachos. Isso abre uma gama de soluções de mobilidade off-road.
O motor redutor de ângulo reto RAD36 aciona a cadeira de esteira. Ele permite que uma cadeira de rodas de esteira alcance cargas de 350 lb, velocidades de até 5 mph e atravesse declives, cavidades, estradas de cascalho e outras condições especiais de estrada.
Os motores médicos são importantes para as bombas usadas em muitos dispositivos médicos modernos, fornecendo capacidade de resfriamento e medição precisa de fluidos, gases e produtos farmacêuticos.
CT Scanner: Os scanners de tomografia computadorizada fornecem digitalização rápida e de alta resolução e imagens tridimensionais do interior do corpo humano. Muitos scanners de TC exigem o uso de bombas centrífugas para circular o líquido refrigerante para manter a temperatura do sistema de raios X do scanner. Normalmente, um motor CC sem escovas com acionamento integrado alimenta a bomba de forma confiável.
Diálise: Um sistema de hemodiálise requer uma bomba peristáltica confiável para mover com precisão o sangue do paciente e o dialisante através do dialisador da máquina. Nestas máquinas vitais, os motores brushless de alta precisão operam de forma confiável e silenciosa.
CPAP: As máquinas CPCP resolveram o problema da apnéia do sono em milhões de pessoas com doenças debilitantes. Os CPAPs modernos são muito compactos e silenciosos, e alguns CPAPs são alimentados por bateria. No coração do CPAP está um soprador altamente dinâmico, geralmente alimentado por um motor CC sem escovas.
O que geralmente é chamado de robô cirúrgico deve, na verdade, ser chamado de robô de cirurgia assistida cirurgicamente. Porque os cirurgiões estão guiando remotamente esses robôs para realizar a cirurgia. Essa abordagem reduz o trauma e deixa o paciente mais confortável.
A velocidade de operação dos robôs cirúrgicos está aumentando em 25% a cada ano. Os fatos também provaram que os robôs cirúrgicos podem ajudar a reduzir os riscos e complicações associadas à cirurgia aberta, permitindo que mais pacientes aproveitem os benefícios da cirurgia minimamente invasiva. Os robôs cirúrgicos podem usar instrumentos cirúrgicos menores e fazer incisões menores do que os cirurgiões.
Esses sistemas cirúrgicos precisos avançam motores de torque sem moldura de vários diâmetros, bem como a personalização de soluções de movimento robótico cirúrgico. Para oferecer maior desempenho onde é mais necessário, os engenheiros de robótica cirúrgica permitem cirurgias mais eficientes e duradouras e equipamentos mais frios por meio de flexibilidade e projetos mecânicos inovadores.
Membros artificiais são usados em várias situações, como acidentes, doenças, defeitos congênitos, feridas de guerra, etc. Hoje, foram desenvolvidos membros biônicos do músculo humano, do sistema esquelético e nervoso que são cada vez mais naturais de usar, regidos por modalidades de controle motor .
Engenheiros de controle de movimento têm trabalhado com desenvolvedores de próteses tão incríveis, como o Power-Knee e próteses completas que usam um motor,
O motor cirúrgico manual é um dispositivo de alta potência, mas precisa ser pequeno, leve e eficiente – algo que é difícil de alcançar na maioria dos projetos de motores. Pequenos motores sem ranhuras e sem escovas com ranhuras podem alimentar esses robôs. Esses motores atendem e muitas vezes excedem os requisitos cirúrgicos industriais, oferecendo precisão e eficiência em velocidades de até 100,000RPM ou mais
servo motor
A palavra "servo" vem da palavra grega para "escravo". "Servo motor" pode ser entendido como um motor que obedece absolutamente ao comando do sinal de controle: antes do envio do sinal de controle, o rotor está parado; quando o sinal de controle é enviado, o rotor gira imediatamente; quando o sinal de controle desaparece, o rotor pode parar imediatamente.
Servomotores são micromotores utilizados como atuadores em dispositivos de controle automático, e sua função é converter sinais elétricos em deslocamento angular ou velocidade angular de um eixo rotativo. Os servomotores, também conhecidos como motores executivos, são usados como elementos executivos em sistemas de controle automático para converter os sinais elétricos recebidos em deslocamento angular ou saída de velocidade angular no eixo do motor.
Classificação de Servomotores
Os servomotores são divididos em duas categorias: servo AC e servo DC.
A estrutura básica de um servo motor CA é semelhante à de um motor de indução CA (motor assíncrono). Existem dois enrolamentos de excitação Wf e enrolamentos de controle WcoWf com um deslocamento de espaço de fase de 90 graus no estator, que são conectados a uma tensão CA constante, e a tensão CA ou mudança de fase aplicada a Wc é usada para controlar a operação do motor . Os servomotores CA têm as características de operação estável, boa controlabilidade, resposta rápida, alta sensibilidade e indicadores rigorosos de não linearidade de características mecânicas e características de ajuste (necessário menos de 10% a 15% e menos de 15% a 25%, respectivamente ).
Vantagens e desvantagens dos servomotores DC
Vantagens: Controle de velocidade preciso, características de torque-velocidade muito difíceis, princípio de controle simples, fácil de usar e barato.
Desvantagens: comutação de escovas, limite de velocidade, resistência adicional, geração de partículas de desgaste (não adequado para ambientes livres de poeira e explosivos).
A estrutura básica de um servo motor CC é semelhante à de um motor CC geral. Velocidade do motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, onde E é a força eletromotriz de retorno da armadura, K é constante, j é o fluxo magnético por pólo, Ua, Ia são a tensão da armadura e corrente da armadura, Ra é a resistência da armadura, mudando Ua ou mudando φ pode controlar a velocidade do servo motor DC, mas o método de controlar a tensão da armadura é geralmente usado. No servomotor DC de ímã permanente, o enrolamento de excitação é substituído por um ímã permanente e o fluxo magnético φ é constante. . O servo motor DC tem boas características de ajuste linear e tempo de resposta rápido.
Vantagens e desvantagens dos servomotores CA
Vantagens: boas características de controle de velocidade, controle suave em toda a faixa de velocidade, quase nenhuma oscilação, alta eficiência de mais de 90%, menos geração de calor, controle de alta velocidade, controle de posição de alta precisão (dependendo da precisão do codificador), operação nominal Pode atingir torque constante, baixa inércia, baixo ruído, sem desgaste da escova e livre de manutenção (adequado para ambientes livres de poeira e explosivos).
Desvantagens: O controle é mais complicado, os parâmetros do drive precisam ser ajustados no local para determinar os parâmetros PID e são necessárias mais conexões.
Os servomotores CC são divididos em motores escovados e sem escovas.
O motor escovado possui baixo custo, estrutura simples, grande torque de partida, ampla faixa de regulagem de velocidade, fácil controle e requer manutenção, mas é de fácil manutenção (substituição de escovas de carvão), gera interferência eletromagnética, possui requisitos para o ambiente de uso, e geralmente é usado para ocasiões industriais e civis em geral sensíveis ao custo.
O motor sem escova é pequeno em tamanho, leve em peso, grande em saída e rápido em resposta, alta velocidade, pequeno em inércia, estável em torque e suave em rotação, complexo em controle, inteligente, flexível em comutação eletrônica, pode ser comutado por onda quadrada ou onda senoidal, livre de manutenção do motor, alta eficiência e economia de energia, pequena radiação eletromagnética, baixa elevação de temperatura e longa vida útil, adequada para vários ambientes.
O servo motor CA também é um motor brushless, que é dividido em motores síncronos e assíncronos. Atualmente, os motores síncronos são geralmente usados no controle de movimento. A faixa de potência é grande, a potência pode ser grande, a inércia é grande, a velocidade máxima é baixa e a velocidade aumenta com a potência. Descida a uma velocidade uniforme, adequada para ocasiões de corrida estáveis e de baixa velocidade
O rotor dentro do servo motor é um ímã permanente. O driver controla a eletricidade trifásica U/V/W para formar um campo eletromagnético. O rotor gira sob a ação deste campo magnético. Ao mesmo tempo, o encoder que acompanha o motor transmite o sinal de feedback ao driver. Os valores são comparados para ajustar o ângulo de rotação do rotor. A precisão do servo motor é determinada pela precisão (número de linhas) do encoder.
Q
Qual é a diferença de desempenho entre servomotores CA e servomotores CC sem escovas?
A
O desempenho do servo motor AC é melhor, porque o servo AC é controlado por uma onda senoidal e a ondulação do torque é pequena; enquanto o servo DC sem escovas é controlado por uma onda trapezoidal. Mas o controle servo DC sem escova é relativamente simples e barato.
O rápido desenvolvimento da tecnologia de servo drive AC de ímã permanente faz com que o sistema servo DC enfrente a crise de ser eliminado[/p][p=30,2,left]Desde os anos 1980, com o desenvolvimento de circuitos integrados, eletrônica de potência tecnologia e variadores de velocidade AC Com o desenvolvimento da tecnologia, a tecnologia de servomotores AC de ímã permanente alcançou um desenvolvimento notável, e fabricantes elétricos famosos em vários países lançaram sucessivamente novas séries de servomotores AC e servoacionamentos. O sistema servo AC tornou-se a principal direção de desenvolvimento do sistema servo contemporâneo de alto desempenho, o que faz com que o sistema servo DC enfrente a crise de ser eliminado.
Comparado com o servo motor DC, o servo motor AC de ímã permanente tem as seguintes vantagens principais:
(1) Sem escovas e comutadores, a operação é mais confiável e livre de manutenção.
(2) O aquecimento do enrolamento do estator é bastante reduzido.
(3) A inércia é pequena e o sistema tem boa resposta rápida.
⑷ A condição de trabalho de alta velocidade e alto torque é boa.
⑸ Tamanho pequeno e peso leve sob o mesmo poder.
