Los robots quirúrgicos, las prótesis motorizadas y los exoesqueletos utilizan motores para expandir y mejorar las capacidades humanas, al mismo tiempo que hacen avanzar la industria de la salud. Estos productos médicos avanzados se han hecho realidad gracias en parte a las tecnologías avanzadas utilizadas para proporcionar motores médicos y unidades electrónicas.
A continuación se muestran los cinco tipos principales de motores y accionamientos médicos que mejoran la vida y la salud de las personas.
Los motorreductores ayudan a las personas en silla de ruedas a disfrutar de la libertad y "caminar" por la carretera con normalidad. Tome como ejemplo la exclusiva silla de ruedas todoterreno, que utiliza varias pistas en lugar de ruedas, todas impulsadas por motores de engranajes. Puede atravesar campos, bosques e incluso pequeños arroyos. Esto abre una gama de soluciones de movilidad todoterreno.
El motorreductor de ángulo recto RAD36 impulsa la silla de oruga. Permite que una silla de ruedas sobre orugas logre cargas de 350 lb, velocidades de hasta 5 mph y atraviese pendientes, huecos, caminos de grava y otras condiciones especiales del camino.
Los motores médicos son importantes para las bombas utilizadas en muchos dispositivos médicos modernos, ya que brindan capacidad de enfriamiento y dosifican con precisión fluidos, gases y productos farmacéuticos.
Escáner CT: Los escáneres de tomografía computarizada brindan un escaneo rápido y de alta resolución e imágenes tridimensionales del interior del cuerpo humano. Muchos escáneres CT requieren el uso de bombas centrífugas para hacer circular el refrigerante y mantener la temperatura del sistema de rayos X del escáner. Por lo general, un motor de CC sin escobillas con un accionamiento integrado alimenta la bomba de manera confiable.
Diálisis: un sistema de hemodiálisis requiere una bomba peristáltica confiable para mover con precisión la sangre y el dializado del paciente a través del dializador de la máquina. En estas máquinas que dan vida, los motores sin escobillas de alta precisión funcionan de manera confiable y silenciosa.
CPAP: Las máquinas CPCP han resuelto el problema de la apnea del sueño en millones de personas con enfermedades debilitantes. Los CPAP modernos son muy compactos y muy silenciosos, y algunos CPAP funcionan con baterías. En el corazón del CPAP se encuentra un soplador altamente dinámico, generalmente alimentado por un motor de CC sin escobillas.
Lo que normalmente se llama un robot quirúrgico en realidad debería llamarse un robot de cirugía asistida quirúrgicamente. Porque los cirujanos están guiando de forma remota a estos robots para realizar la cirugía. Este enfoque reduce el trauma y hace que el paciente se sienta más cómodo.
La velocidad operativa de los robots quirúrgicos aumenta en un 25 por ciento cada año. Los hechos también han demostrado que los robots quirúrgicos pueden ayudar a reducir los riesgos y complicaciones asociados con la cirugía abierta, lo que permite que más pacientes disfruten de los beneficios de la cirugía mínimamente invasiva. Los robots quirúrgicos pueden usar instrumentos quirúrgicos más pequeños y hacer incisiones más pequeñas que los cirujanos.
Estos sistemas quirúrgicos precisos avanzan en motores de torque sin marco de varios diámetros, así como en la personalización de soluciones de movimiento robótico quirúrgico. Para ofrecer un mayor rendimiento donde más se necesita, los ingenieros de robótica quirúrgica permiten cirugías más eficientes y duraderas y equipos más frescos a través de diseños mecánicos flexibles e innovadores.
Las extremidades artificiales se utilizan en diversas situaciones, como accidentes, enfermedades, defectos de nacimiento, heridas de guerra, etc. Hoy en día, se han desarrollado extremidades biónicas de los sistemas muscular, esquelético y nervioso humanos que son cada vez más naturales de usar, regidas por modalidades de control motor. .
Los ingenieros de control de movimiento han estado trabajando con los desarrolladores de prótesis tan sorprendentes, como la Power-Knee y las prótesis completas que usan un motor,
El motor manual quirúrgico es un dispositivo de alta potencia, pero debe ser pequeño, liviano y eficiente, algo que es difícil de lograr en la mayoría de los diseños de motores. Diminutos motores sin escobillas sin ranura y ranurados pueden alimentar estos robots. Estos motores cumplen y a menudo superan los requisitos quirúrgicos industriales, brindando precisión y eficiencia a velocidades de hasta 100,000RPM o más
servo motor
La palabra "servo" proviene de la palabra griega para "esclavo". "Servomotor" puede entenderse como un motor que obedece absolutamente el comando de la señal de control: antes de que se envíe la señal de control, el rotor está estacionario; cuando se envía la señal de control, el rotor gira inmediatamente; cuando la señal de control desaparece, el rotor puede detenerse inmediatamente.
Los servomotores son micromotores utilizados como actuadores en dispositivos de control automático, y su función es convertir señales eléctricas en desplazamiento angular o velocidad angular de un eje giratorio. Los servomotores, también conocidos como motores ejecutivos, se utilizan como elementos ejecutivos en los sistemas de control automático para convertir las señales eléctricas recibidas en una salida de desplazamiento angular o velocidad angular en el eje del motor.
Clasificación de servomotores
Los servomotores se dividen en dos categorías: servo de CA y servo de CC.
La estructura básica de un servomotor de CA es similar a la de un motor de inducción de CA (motor asíncrono). Hay dos bobinados de excitación Wf y bobinados de control WcoWf con un desplazamiento del espacio de fase de 90 grados en el estator, que están conectados a un voltaje de CA constante, y el voltaje de CA o cambio de fase aplicado a Wc se usa para controlar la operación del motor. . Los servomotores de CA tienen las características de operación estable, buena capacidad de control, respuesta rápida, alta sensibilidad e indicadores estrictos de no linealidad de las características mecánicas y las características de ajuste (se requiere menos del 10 al 15 por ciento y menos del 15 al 25 por ciento, respectivamente). ).
Ventajas y desventajas de los servomotores de CC
Ventajas: control de velocidad preciso, características de par-velocidad muy duras, principio de control simple, fácil de usar y económico.
Inconvenientes: conmutación de escobillas, límite de velocidad, resistencia adicional, generación de partículas de desgaste (no apto para ambientes sin polvo y explosivos).
La estructura básica de un servomotor de CC es similar a la de un motor de CC general. Velocidad del motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, donde E es la fuerza contraelectromotriz del inducido, K es constante, j es el flujo magnético por polo, Ua, Ia son la tensión del inducido y La corriente del inducido, Ra es la resistencia del inducido, cambiar Ua o cambiar φ puede controlar la velocidad del servomotor de CC, pero generalmente se usa el método para controlar el voltaje del inducido. En el servomotor de CC de imán permanente, el devanado de excitación se reemplaza por un imán permanente y el flujo magnético φ es constante. . El servomotor de CC tiene buenas características de ajuste lineal y tiempo de respuesta rápido.
Ventajas y desventajas de los servomotores de CA
Ventajas: buenas características de control de velocidad, control suave en todo el rango de velocidad, casi sin oscilación, alta eficiencia de más del 90 por ciento, menos generación de calor, control de alta velocidad, control de posición de alta precisión (dependiendo de la precisión del codificador), funcionamiento nominal Puede lograr un par constante, baja inercia, bajo nivel de ruido, ausencia de desgaste de escobillas y libre de mantenimiento (adecuado para entornos sin polvo y explosivos).
Desventajas: el control es más complicado, los parámetros del variador deben ajustarse en el lugar para determinar los parámetros PID y se requieren más conexiones.
Los servomotores de CC se dividen en motores con escobillas y sin escobillas.
El motor con escobillas tiene bajo costo, estructura simple, gran par de arranque, amplio rango de regulación de velocidad, fácil control y requiere mantenimiento, pero es fácil de mantener (reemplazo de escobillas de carbón), genera interferencia electromagnética, tiene requisitos para el entorno de uso, y generalmente se usa para ocasiones industriales y civiles generales sensibles a los costos.
El motor sin escobillas es de tamaño pequeño, peso ligero, salida grande y respuesta rápida, alta velocidad, inercia pequeña, par estable y rotación suave, control complejo, inteligente, flexible en conmutación electrónica, puede ser conmutado por onda cuadrada u onda sinusoidal, motor sin mantenimiento, alta eficiencia y ahorro de energía, pequeña radiación electromagnética, aumento de baja temperatura y larga vida útil, adecuado para diversos entornos.
El servomotor de CA también es un motor sin escobillas, que se divide en motores síncronos y asíncronos. En la actualidad, los motores síncronos se utilizan generalmente en control de movimiento. El rango de potencia es grande, la potencia puede ser grande, la inercia es grande, la velocidad máxima es baja y la velocidad aumenta con la potencia. Descendiendo a una velocidad uniforme, adecuado para ocasiones de funcionamiento estable y de baja velocidad
El rotor dentro del servomotor es un imán permanente. El controlador controla la electricidad trifásica U/V/W para formar un campo electromagnético. El rotor gira bajo la acción de este campo magnético. Al mismo tiempo, el codificador que viene con el motor transmite la señal de retroalimentación al controlador. Los valores se comparan para ajustar el ángulo de rotación del rotor. La precisión del servomotor está determinada por la precisión (número de líneas) del codificador.
Q
¿Cuál es la diferencia de rendimiento entre los servomotores de CA y los servomotores de CC sin escobillas?
A
El rendimiento del servomotor de CA es mejor, porque el servo de CA está controlado por una onda sinusoidal y la ondulación del par es pequeña; mientras que el servo DC sin escobillas está controlado por una onda trapezoidal. Pero el servocontrol de CC sin escobillas es relativamente simple y económico.
El rápido desarrollo de la tecnología de servoaccionamiento de CA de imanes permanentes hace que el servosistema de CC enfrente la crisis de ser eliminado[/p][p=30,2,left]Desde la década de 1980, con el desarrollo de circuitos integrados, electrónica de potencia tecnología y variadores de velocidad de CA Con el desarrollo de la tecnología, la tecnología de servoaccionamiento de CA de imán permanente ha logrado un desarrollo sobresaliente, y los fabricantes eléctricos famosos en varios países han lanzado sucesivamente nuevas series de servomotores de CA y servoaccionamientos. El servosistema AC se ha convertido en la principal dirección de desarrollo del servosistema contemporáneo de alto rendimiento, lo que hace que el servosistema DC enfrente la crisis de ser eliminado.
En comparación con el servomotor de CC, el servomotor de CA de imán permanente tiene las siguientes ventajas principales:
(1) Sin escobillas ni conmutadores, la operación es más confiable y libre de mantenimiento.
(2) El calentamiento del devanado del estator se reduce considerablemente.
(3) La inercia es pequeña y el sistema tiene una buena respuesta rápida.
⑷ Las condiciones de trabajo de alta velocidad y alta torsión son buenas.
⑸ Tamaño pequeño y peso ligero bajo la misma potencia.
