通过Keith Halbert博士Portescap设备制造厂商和外科医生数十年来一直依赖可消毒无刷直流电机满足外科手柄的曲柄、速度和可靠性需求外科机器人正在利用这些相同能力
今日外科机器人和机器人辅助外科设备往往需要BLDC电机满足高要求运动和运动是所有机器人的核心,外科机器人需要传统机器人和传统外科手柄的能力外科使用设备必须消毒通常这些装置必须可靠并持续运行,尽管后处理期间重复蒸气消毒,除要求现场使用外。
除可靠性需求外,外科设备设计师还必须确保终端产品满足精确速度和托克需求,能承受高温消毒,操作期间保持凉爽并满足极端定位需求设备制造者需要适合应用的运动组件,这些组件已适当定制,与工具相融合并取优优化性能维护操作室无菌场的方法以防止感染、交叉污染和疾病传播都是关键问题
最常用方法实现所需消毒
可支配工具 :在某些情况下医院和外科医生选择使用一次性单用工具通常使用廉价电机(免长寿)并常使用塑料组件每一次外科手术后必须丢弃这些工具
这种方法简化后处理并消除工具维护需求,但也需要持续提供工具并增加医院生成的危险废物量计算医院总成本时 可支配工具通常不是最经济的选择
模块设计使用不可消化组件消毒另一种方法就是设计设备,使接触组件消毒,而其他组件则不消毒。设计中可安装电机、控制器和电池包圈内-医院工作人员在消毒前清除工具中的电机和电池包这种办法要求正确遵循特殊过程,以确保后处理工具适当消毒,并可能因电机和电池从系统重复断开并重连而需要在设计中需要更耐用电子组件和连接
保护屏障:另一种方法用无菌屏障覆盖机器人臂或工具-例如塑料拉动或塑胶聚合物成功执行时,这些屏障保留无菌场并消除对字段外组件的再处理需求这种方法在大型外科机器人系统中常见-对系统整体自动化不切实际
机器人系统人机学需求也不同于传统工具需求更具体地说,运动可能物理定位离外科端点并用电缆驱动传递运动-当外科医生必须精密操作手柄执行敏感任务时,传统外科可能不可行
设计方法对不那么严格的消毒要求医疗程序也很常见,例如牙纹应用下端包括复杂破解计划需要系统清除替换,这会大大增加操作室手术时间破解过程也可能大举和难为情,并可能降低外科剧院可见度-转而降低外科手术效果
可自动化电机医疗设备设计时也可以仅使用可消毒组件设计中电机必须可消毒30年前引入可消毒BLDC电机让工具设计师制作高功率工效工具福利传递到机器人辅助外科设备中,其中大都要求无菌设计小尺寸、高功率、耐用性、效率、低噪声和长寿
算法循环是什么
医院最常用的消毒法是高压消毒法,也称蒸汽消毒法手动外科工具在自动机变换期间接触100%湿度、135oC(275oF)和压力变异达18分钟多数自动机器还多有吸附循环来方便蒸汽渗透并杀病毒、真菌、细菌和spreors,这些病毒可隐藏在设备上微孔中重复接触环境通常会给电机和装置造成重大重压问题,而设计不足无法承受这些条件。
可自动化BLDC电机设计外科设备
传统机动手表和机器人辅助外科设备都可用BLDC技术插槽或无插槽配置注意插槽对无插槽指压模式两种技术都有其长处,应用需求决定哪种技术更适合手头设计
槽式BLDC技术30多年来一直是外科马达市场证明解决办法插槽电机中铜圈在层叠槽内受创-因此固有保护附加隔热层和模具很容易添加而不会撞击电机性能自然配置使插槽式BLDC在微运动设计中表现优异,坚固可承受严酷环境条件,例如自动机或手术期间看到电机盐化和其他污染物时所见环境条件
此外,插槽设计提供:
- 易定制电磁技术
超高电阻(1600VAC高罐或更高)
高热消散并因而高连续托盘
小磁空格允许使用稀疏磁和更高常量系数(在大温度范围上传递托盘稳定性)
转子惯性比无槽BLDC电机低
无槽电机是BLDC电机技术电机能力强并完全适合应用无槽电机圈由外部独立操作导出并自食其力子组件
硬圈接通电机组装时直接插入空格在此设计中,圈磁感应下降,因为空隙大投影式电机通常比插槽式BLDC电机小得多,因此通常需要大强磁力来补偿上传损失
无槽电机可设计成通过隔热和其他保护性涂层对暴露电子组件抗蒸消毒,而实现持久可靠保护免受严酷环境条件比插槽电机本身更具挑战性。如果不需要可自适应性或高量消毒周期-无槽设计中有一些方面可能有利于特定应用:零离散托盘(不cogging),高速畅通操作,电机惯性增强和高峰托盘能力
某些外科程序或设备应用要求高精度控制电机机器人辅助外科设备使用精密传感器、视觉系统、机密反馈或3D映射子千米级目标物控成功执行外科手术可能需要极高精度控制电机输出精度要求可能超出传统Hall传感器传送的范围,这些传感器可检测转子位置60度增量使用编码器可提供反馈控制速度并定位
编码器提供角定位测量转轴比Hall传感器能提供高得多精度反馈支持位置控制并比其他方式可能提高BLDC运动控制精度从位置测量编码器测量中可推断加速度和向向
提示 :定义编码器时,先判定所需精度和分辨率技术类型也必须选择光磁是旋转编码器中最常用技术
在可自动化应用中,如外科工具中,磁编码器通常是强可靠选择增量或绝对反馈是传递角值的两个常见变异使用增量信号索引脉冲时,需要逆序和计数器计算绝对角位置否则反馈为相对性
绝对反馈通常是串行通信,如SSI、SPI或BIS提供0至360度之间的编码角值Portescap选项包括:
固态选项-设计测试2 000多个自动机循环
声波信号6级变换
10Bit增量编码器
11-Bit绝对角编码器
绝对定位输出
区间噪声环境差输出
离轴安装允许归纳
现代外科设备-传统手表和机器人辅助设备-都要求极强和精确运动需求满足这些需求的方法是,与拥有传统外科手表和机器人辅助外科设备方面必要技术和经验的电机供应商合作。
留答题
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