引導(dǎo)語(yǔ)：科爾摩根無(wú)框力矩電機(jī)，助力打造更強(qiáng)大的新一代手術(shù)機(jī)器人。
在數(shù)字化技術(shù)與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)加速融合的背景下，手術(shù)機(jī)器人迎來(lái)了快速發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)投入到手術(shù)機(jī)器人設(shè)備的生產(chǎn)和研發(fā)，然后，手術(shù)機(jī)器人作為關(guān)系生命和健康的高精密型醫(yī)療設(shè)備，有著嚴(yán)苛的性能要求。設(shè)備制造商在設(shè)備研發(fā)過(guò)程中面臨著技術(shù)突破的難題。
應(yīng)用需求
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)械臂分別持微型相機(jī)和各種儀器，如剪刀、抓鉗、持針器、施夾鉗等。為了在進(jìn)行手術(shù)時(shí)獲得最大的靈活性，外科醫(yī)生需要不受限制地以他們選擇的角度自由操作這些儀器。同時(shí)盡可能小和少的制造切口， 以最大限度地減少患者的不適和改善術(shù)后恢復(fù)。理想的方案是通過(guò)單個(gè)小切口進(jìn)行理想手術(shù)，這個(gè)小切口可同時(shí)容納可視化相機(jī)和任何所需的儀器。
應(yīng)用挑戰(zhàn)
但這種理想情況可能很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)無(wú)法讓儀器以足夠小的角度靠近操作位置。因此，手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何使機(jī)械臂能夠盡可能緊密地一起操作，讓各種儀器可以幾乎平行地進(jìn)入切口。這種運(yùn)動(dòng)自由度有助于最大限度地減少手術(shù)的侵入性，改善外科醫(yī)生的視角，并在操作多個(gè)儀器時(shí)靈活不受約束。
用于改變生活甚至拯救生命的醫(yī)療手術(shù)必須是十分精密的，那么工程師如何在不影響手術(shù)所需的精度和性能的情況下設(shè)計(jì)出軸向更緊湊的機(jī)械臂關(guān)節(jié)呢？
設(shè)計(jì)軸向緊湊型機(jī)械臂關(guān)節(jié)的考慮因素
為了實(shí)現(xiàn)下一代功能，手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)師必須解決幾個(gè)挑戰(zhàn)點(diǎn)。其中最主要的是提供應(yīng)用所需的精度、轉(zhuǎn)矩、速度，同時(shí)最大限度地減少機(jī)械臂關(guān)節(jié)的有效寬度。
精度、速度、溫升全面兼顧
精度是最重要的。對(duì)于所有機(jī)器人關(guān)節(jié)，電機(jī)和齒輪組必須提供平穩(wěn)精確的加速/減速和穩(wěn)如磐石的固定能力。但是，具體的轉(zhuǎn)矩和速度要求可能會(huì)有所不同，具體取決于每個(gè)關(guān)節(jié)的功能。 電機(jī)扭矩對(duì)于距離操作位置較遠(yuǎn)的關(guān)節(jié)尤為重要，這些關(guān)節(jié)必須支撐機(jī)械臂、關(guān)節(jié)和機(jī)械臂末端儀器的累積重量。電機(jī)速度則對(duì)于執(zhí)行較大定位運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)的效率十分重要。溫升也是一個(gè)重要的考慮因，必須避免在機(jī)器人關(guān)節(jié)內(nèi)小范圍出現(xiàn)過(guò)高的溫度，否則可能會(huì)降低電機(jī)旁邊軸承和齒輪箱的潤(rùn)滑性能，或阻礙熱限制電子反饋設(shè)備的功能。
小巧、精悍、自由自在
上述所有挑戰(zhàn)都因一個(gè)壓倒性的挑戰(zhàn)而變得更加復(fù)雜，即盡可能將關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)得軸向緊湊，使外科醫(yī)生在儀器的放置和操作上有更大的自由度。那么該如何解決小尺寸的挑戰(zhàn)呢？
剛度、壽命、理想貼切
根據(jù)每個(gè)關(guān)節(jié)所需的動(dòng)態(tài)特性，選擇能夠提供所需的平均和最大轉(zhuǎn)矩、足夠的剛度、能確保較長(zhǎng)使用壽命并滿足其他設(shè)計(jì)要求的諧波減速機(jī)。
目前，諧波減速機(jī)是此類應(yīng)用的首選。憑借零齒隙，可以實(shí)現(xiàn)十分準(zhǔn)確的定位和可靠的固定。它在單級(jí)中提供高減速比，可實(shí)現(xiàn)高功率密度和平穩(wěn)的加速/減速。對(duì)于解決尺寸挑戰(zhàn)至關(guān)重要的是，諧波減速機(jī)可在軸向極其緊湊。
齒輪、尺寸、篩選規(guī)則
在選擇過(guò)程中，請(qǐng)考慮相對(duì)較大外徑的齒輪組是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求，從而通過(guò)使用較大直徑的電機(jī)來(lái)利用 D2L 規(guī)則。
在手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可能而更關(guān)心軸向尺寸而忽略關(guān)節(jié)直徑，因?yàn)槟繕?biāo)是讓多個(gè)機(jī)械臂盡可能緊密地協(xié)同工作。但D2L規(guī)則指出，轉(zhuǎn)矩的增加與電機(jī)疊片長(zhǎng)度的增加成正比。或者，隨著力臂直徑增加的平方而增加。因此，更大直徑的齒輪組，可容納更大直徑 但更短的電機(jī)，可以在盡可能減小有效關(guān)節(jié)寬度方面發(fā)揮巨大作用。
傳動(dòng)匹配、全面無(wú)缺
選擇的伺服電機(jī)必須與選擇的齒輪傳動(dòng)相匹配。除了基本的匹配度之外，還有幾個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)可幫助實(shí)現(xiàn)成功的設(shè)計(jì)。
疊片長(zhǎng)度：相同的性能特征，疊片長(zhǎng)度更短的電機(jī)可實(shí)現(xiàn)軸向更窄的關(guān)節(jié)。
力臂直徑：D2L規(guī)則意味著力臂直徑的任何增加都可以在不損失轉(zhuǎn)矩的情況下使疊片長(zhǎng)度大幅減少，這是節(jié)省空間的理想方式。
大通孔：除了電機(jī)的整體尺寸外，還要考慮是否需要大的通孔來(lái)容納接線、光纖、液體管道或其他組件。
反饋：還要考慮電機(jī)與您選擇的反饋設(shè)備之間的兼容性。
熱額定值：考慮電機(jī)的熱額定值，以及它是否與關(guān)節(jié)限制范圍內(nèi)的溫度敏感組件兼容。
如果一臺(tái)電機(jī)不能滿足所有這些需求，始終如一地在手術(shù)室中安裝和運(yùn)行，在當(dāng)前和手術(shù)機(jī)器人的整個(gè)生命周期中提供您所需的高質(zhì)量，那就會(huì)徹底破壞您的項(xiàng)目。
無(wú)框力矩，精悍靈活
科爾摩根相信，電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該適合應(yīng)用，而不是反過(guò)來(lái)。我們的 TBM2G 系列無(wú)框力矩電機(jī)專為滿足緊湊型手術(shù)機(jī)器人關(guān)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)諧波減速機(jī)的尺寸、 轉(zhuǎn)矩和速度要求而設(shè)計(jì)。
TBM2G 電機(jī)利用 D2L 規(guī)則，在輕質(zhì)、軸向緊湊的關(guān)節(jié)中提供出色性能。該系列電機(jī)還具有大通孔，可容納穿過(guò)復(fù)雜手術(shù)機(jī)械臂關(guān)節(jié)的接線和其他組件。同時(shí)，可與各種編碼器配合使用，甚至可以配備 不會(huì)增加電機(jī)長(zhǎng)度的集成霍爾傳感器。由于溫升極低， 這些電機(jī)可以靠近溫度敏感組件運(yùn)行，而不會(huì)影響性能。
科爾摩根可提供各種尺寸和標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)的TBM2G系列電機(jī)，讓您實(shí)現(xiàn)理想適配。
手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)，不僅為醫(yī)學(xué)界帶來(lái)了巨大的變革，也為患者提供了更加精準(zhǔn)、安全的治療方案。它的高精度、穩(wěn)定性和智能化的特點(diǎn)，使得手術(shù)過(guò)程更加精細(xì)化和個(gè)性化，大大減少了手術(shù)創(chuàng)傷和康復(fù)時(shí)間。同時(shí)，手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展也面臨著一系列的挑戰(zhàn)和爭(zhēng)議，需要我們共同努力解決。
準(zhǔn)備好打造更強(qiáng)大的新一代手術(shù)機(jī)器人了嗎？