Axiale Lengte Robotgewrichten voor Chirurgische Robots minimaliseren

content provided by Kollmorgen

Wat als je een Chirurgische robot zou kunnen maken die artsen helpt om minder invasieve, preciezere operaties uit te voeren en betere patiëntresultaten weet te bereiken? Hoewel de resultaten van elke operatie afhangt van de uitdagingen van het specifieke geval en de vaardigheid van de chirurg, ondersteunen betere hulpmiddelen betere zorg. Hoe motion engineering van de volgende generatie kan helpen bij het ontwikkelen van de volgende generatie chirurgische robots..

Plaats de armen zo dicht mogelijk bij elkaar
 Conventionele chirurgische robots omvatten grote kolommen met meerdere armen die een kleine camera vasthouden en verschillende instrumenten zoals scharen, grijpers, naaldhouders, clipapplicators en meer. Afhankelijk van de operatie wordt de ideale procedure uitgevoerd via een enkele, kleine incisie die tegelijkertijd plaats moet bieden aan de visualisatiecamera en eventuele benodigde instrumenten.

 Als u het aan een chirurg vraagt, zullen ze u vertellen dat de ideale invalshoek voor de camera en instrumenten op de incisieplaats zo parallel en dicht mogelijk bij elkaar ligt - zowel om trauma te minimaliseren als om eventuele discrepantie tussen het camerabeeld en de hoek waaronder elk instrument opereert, te elimineren.

 Het bereiken van een identieke invalshoek is natuurlijk onmogelijk, omdat de instrumenten niet dezelfde ruimte kunnen innemen. De huidige instrumenten zijn echter erg dun en compact. Het is het ontwerp met één kolom en meerdere armen van conventionele chirurgische robots - plus het enorme volume van hun armgewrichten - dat de invalshoek beperkt wanneer meerdere instrumenten worden ingezet. Dit is de belangrijkste uitdaging die moet worden overwonnen bij het ontwerpen van een volgende generatie robots. 

Begin met de versnelling
 Motoren met een hoog koppel en korte stapellengtes zijn essentieel voor het bereiken van een optimaal koppel en het minimaliseren van de axiale lengte, het totale volume en het gewicht. Naast de stapellengte van de motor zelf moeten echter ook de tandwiel- en feedbackapparaten nauw in de verbinding worden geïntegreerd.
 Uiteindelijk is het de versnelling die de relatief snelle beweging van de motor vertaalt in de lagere snelheid en het hogere koppel dat nodig is om de last van de robotarm met de optimale snelheid te verplaatsen, nauwkeurig te positioneren en de lading stabiel op zijn plaats te houden. Omdat de keuze van de tandwielen ook van invloed is op de axiale lengte van de verbinding, is dit de plek om te beginnen bij het maken van uw ontwerp.
 De vereiste snelheid, prestaties en belastingspunten bepalen de juiste versnellingsset. Het maakt niet uit welke verhouding nodig is, deze toepassing vraagt om strain wave-technologie, ook wel bekend als "harmonische" tandwieloverbrenging.
 Strain wave gearing biedt drie onmisbare voordelen. Het maakt de meest compacte axiale integratie in het gewricht mogelijk. Het biedt relatief hoge overbrengingsverhoudingen - meestal variërend van een versnellingsreductie van 30:1 tot 320:1 - om ladingen soepel te versnellen/vertragen en nauwkeurig te positioneren. En het werkt zonder speling om ongewenste bewegingen te minimaliseren die mogelijk de precisie van de procedure kunnen beïnvloeden of onnodig trauma kunnen veroorzaken.

Profiteer van de D2L-regel
 Als onderdeel van uw motorspecificatieproces kunt u de axiale lengte verder verkleinen door middel van een vaak over het hoofd gezien principe van motorontwerp dat we de D2L-regel noemen. D2L staat voor “Digital Direct Drive Link”. Bij het ontwerp van robotgewrichten is de diameter van de motor doorgaans van ondergeschikt belang. Om robotarmen zo dicht mogelijk bij elkaar te laten werken, moet u in plaats daarvan de axiale lengte minimaliseren. Met de D2L-regel kunt u een grotere diameter inruilen voor een aanzienlijk kleinere axiale lengte. Dit is hoe het werkt. Bij het frameloze motoren gebruik in robotgewrichten, neemt het koppel toe of af in directe verhouding tot veranderingen in de motorlengte, maar het kwadraat in de momentarm van de motor verandert. Met andere woorden, volgens de D2L-regel levert een verdubbeling van de momentarm - en daarmee ongeveer een verdubbeling van de totale diameter - een verviervoudiging van het koppel op. Of, relevanter voor het ontwerp van chirurgische robots, door de momentarm te verdubbelen, kunt u de stapelhoogte met een factor vier verminderen terwijl u hetzelfde koppel behoudt. Dit is een enorm voordeel wanneer uw ontwerpprioriteit ligt bij het bereiken van de meest compacte axiale lengte.

Optimaliseer mechanische, elektrische en thermische efficiëntie met TBM2G
Voor de prestaties van chirurgische robots van de volgende generatie kiest u motoren van de volgende generatie die speciaal zijn ontworpen voor robottoepassingen. De TBM2G frameloze motoren van Kollmorgen  zijn ontworpen om alle technische uitdagingen aan te gaan waarmee u wordt geconfronteerd.

TBM2G-motoren leveren een ongekende mechanische, elektrische en thermische efficiëntie in de meest compacte robotgewrichten die mogelijk zijn. Ze zijn verkrijgbaar in maten van minder dan 1" in axiale lengte, inclusief eindbochten en printplaten, terwijl ze de hoogste koppeldichtheid van de bewegingsindustrie leveren voor hun grootte. En ze zijn ontworpen om alle prestaties te leveren die u nodig hebt met een aanzienlijk lagere thermische stijging, waardoor de integriteit en prestaties van alle componenten in uw robotgewricht worden beschermd.

TBM2G-motoren zijn ook geoptimaliseerd om te werken met direct verkrijgbare spelingsvrije spanningsgolftandwielsets met hoge verhoudingen, zonder dat aanpassing of aanpassing vereist is. Zo kunt u uw ontwikkelingstijd versnellen, rekenen op een betrouwbare productielevering en chirurgische robots leveren waarmee artsen instrumenten zo dicht mogelijk bij elkaar en zo dicht mogelijk bij elkaar kunnen bedienen.