引語：即刻解密科爾摩根運(yùn)動(dòng)控制工程，如何助力開發(fā)新一代手術(shù)機(jī)器人！
世界黑天鵝事件頻發(fā)的年代，生命健康變得越來越重要且被每一個(gè)人都關(guān)注，以人為本的理念亦是逐漸深入人心。在醫(yī)療場景中，醫(yī)生、企業(yè)等多方希望將先進(jìn)的診療技術(shù)推廣到更多醫(yī)院。當(dāng)前臨床應(yīng)用里，如果能夠設(shè)計(jì)并打造一種手術(shù)機(jī)器人，幫助醫(yī)生進(jìn)行創(chuàng)傷更小、精準(zhǔn)度更高的手術(shù)，讓患者取得更好的治療效果，無疑是皆大歡喜的方案。雖然手術(shù)結(jié)果往往取決于具體病例的挑戰(zhàn)和外科醫(yī)生的技術(shù)，但顯而易見，設(shè)備越好，得到的護(hù)理就會(huì)越好。
項(xiàng)目挑戰(zhàn)
挑戰(zhàn)1：將機(jī)械臂靠在一起
傳統(tǒng)手術(shù)機(jī)器人包含具有多個(gè)機(jī)械臂的大柱子，機(jī)械臂分別持有微型相機(jī)和各種儀器：如剪刀、抓鉗、持針器、施夾鉗等。根據(jù)手術(shù)的不同，可通過單個(gè)小切口進(jìn)行理想手術(shù)，這個(gè)小切口必須同時(shí)容納可視化相機(jī)和任何所需的儀器。如何讓傳統(tǒng)手術(shù)機(jī)器人的單柱多臂設(shè)計(jì)，與多個(gè)儀器一起操作時(shí)達(dá)成適當(dāng)?shù)倪M(jìn)入角度。 這是在設(shè)計(jì)下一代手術(shù)機(jī)器人時(shí)要克服的主要挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)2：縮短臂關(guān)節(jié)的軸長
與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，獨(dú)立臂提供更大的定位靈活性，可在更接近平行的平面中對(duì)齊多臂。 為了進(jìn)一步達(dá)到理想的平行，必須盡可能地減小每條手臂的體積。限制手臂靠近程度的因素是臂關(guān)節(jié)的軸長。 需要的電機(jī)和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，必須能夠以盡可能短的軸長提供所需的所有轉(zhuǎn)矩。在不影響性能的情況下，每節(jié)省一毫米都可以幫助外科醫(yī)生更有效地工作，并為手術(shù)機(jī)器人創(chuàng)造巨大的市場優(yōu)勢。
實(shí)現(xiàn)方式
1. 從齒輪傳動(dòng)入手
具有短疊片長度的高轉(zhuǎn)矩電機(jī)是實(shí)現(xiàn)出色轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵，同時(shí)可以最大限度地減小軸長、總體積和重量。 但是，除電機(jī)本身的疊片長度之外，齒輪傳動(dòng)和反饋裝置也需要在關(guān)節(jié)內(nèi)緊密集成。齒輪傳動(dòng)裝置將電機(jī)的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為可以合適速度移動(dòng)機(jī)器人臂負(fù)載、精確定位并牢牢固定負(fù)載所需的較低速度和較高轉(zhuǎn)矩。 由于選擇齒輪傳動(dòng)也會(huì)影響關(guān)節(jié)的軸長，因此這是創(chuàng)建設(shè)計(jì)的第一步。
2. 根據(jù)齒輪傳動(dòng)和熱要求匹配電機(jī)
指定適當(dāng)?shù)凝X輪技術(shù)和齒輪比后，可根據(jù)齒輪比、臂所需運(yùn)行速度和所需承載的質(zhì)量來選擇電機(jī)。 在典型或最大負(fù)載下運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的溫升也是一個(gè)重要考慮因素，因?yàn)樵陉P(guān)節(jié)的狹窄范圍內(nèi)過熱會(huì)損壞齒輪潤滑劑、編碼器電子器件和鄰近的其他部件。理想的電機(jī)能夠在較低的溫升下提供充分的性能。
3. 利用D2L規(guī)則
作為電機(jī)規(guī)范流程的一部分，可通過經(jīng)常被忽視的電機(jī)設(shè)計(jì)原理（我們稱為 D2L 規(guī)則）來進(jìn)一步縮短軸長。
在機(jī)器人關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)中，電機(jī)的直徑通常作為次要考慮因素。 為了使機(jī)器人臂盡可能緊密地工作，反而需要最大限度地縮短軸長。通過 D2L 規(guī)則，可以通過加大直徑來顯著減小軸長。
4. 優(yōu)化機(jī)械、電氣和熱效率
科爾摩根專為機(jī)器人應(yīng)用而設(shè)計(jì)的全新一代 TBM2G 無框力矩電機(jī)，旨在解決你面臨的所有工程挑戰(zhàn)。TBM2G電機(jī)在較為緊湊的機(jī)器人關(guān)節(jié)中提供出色的機(jī)械、電氣和熱效率。其軸長尺寸不足 1 英寸，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)中，相同尺寸下能夠提供最高轉(zhuǎn)矩密度。 它們旨在以明顯較低的溫升提供所需的全部性能，幫助保護(hù)機(jī)器人關(guān)節(jié)內(nèi)所有部件的完整性和性能。讓你可以在最緊湊、最輕巧的電磁組件中，以高水平轉(zhuǎn)矩性能將機(jī)器和機(jī)器人創(chuàng)新理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
產(chǎn)品優(yōu)勢
√ 能效更高
√ 移動(dòng)速度更快
√ 負(fù)載能力更強(qiáng)
√ 運(yùn)動(dòng)控制更平穩(wěn)
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手術(shù)機(jī)器人作為需要同時(shí)兼顧安全，精準(zhǔn)、高效的高精密醫(yī)療設(shè)備，有著眾多獨(dú)特的應(yīng)用需求。科爾摩根可為你提供工程合作伙伴的專業(yè)知識(shí)和支持，能夠滿足手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的獨(dú)特要求。成熟的自助服務(wù)支持選項(xiàng)，可為你提供一對(duì)一的幫助。憑借在機(jī)器和機(jī)器人設(shè)計(jì)方面數(shù)十年的運(yùn)動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)，科爾摩根的專業(yè)人員還可直接對(duì)接你的工程團(tuán)隊(duì)，以最大限度提高性能、開發(fā)創(chuàng)新型解決方案，并幫助你更有效地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。與科爾摩根一起即刻探索你下一代手術(shù)機(jī)器人的強(qiáng)大性能！