對于下一代手術機器人，盡量減少機器人關節(jié)的軸向長度

如果您可以設計和制造一個手術機器人，幫助醫(yī)生執(zhí)行侵入性更小、更精確的手術并實現更好的患者治療效果，那會怎樣？雖然任何手術的結果都取決于特定病例的挑戰(zhàn)和外科醫(yī)生的技能，但更好的工具支持更好的護理。以下是下一代運動工程如何幫助您開發(fā)下一代手術機器人。

將手臂盡可能靠近放置

傳統的手術機器人包括帶有多個手臂的大型立柱，用于固定微型相機和各種器械，如剪刀、抓手、持針器、夾子涂抹器等。根據手術的不同，理想的手術是通過單個小切口進行的，該切口必須同時容納可視化相機和任何所需的儀器。

如果您詢問任何外科醫(yī)生，他們會告訴您，相機和器械進入切口部位的理想角度是盡可能平行和靠近 - 既可以最大限度地減少創(chuàng)傷，又可以消除相機視圖與每個器械操作角度之間的任何差異。

當然，實現相同的接近角度是不可能的，因為儀器不能占據相同的空間。然而，今天的儀器非常薄和緊湊。這是傳統手術機器人的單柱、多臂設計，加上其手臂關節(jié)的龐大體積，限制了部署多臺器械時的接近角度。這是設計下一代機器人時要克服的主要挑戰(zhàn)。

最小化臂關節(jié)的軸向長度

與傳統設計相比，獨立臂在定位方面提供了更大的靈活性，允許多個臂在更靠近平行的平面上對齊。為了進一步接近并聯理想，必須最小化每個臂的體積。

手臂可以操作的緊密程度的限制因素是手臂關節(jié)的軸向長度。您需要一個電機和齒輪系統，以盡可能短的軸向長度提供所有必需的扭矩。在不影響性能的情況下節(jié)省每一毫米都有助于外科醫(yī)生更有效地工作，并為您的手術機器人創(chuàng)造重要的市場優(yōu)勢。

從傳動裝置開始

具有短堆棧長度的高扭矩電機是實現最佳扭矩的關鍵，同時最大限度地減少軸向長度、總體積和重量。然而，除了電機本身的堆疊長度之外，齒輪和反饋裝置也需要緊密集成在接頭內。

最終，傳動裝置將電機相對高速的運動轉化為較低的速度和較高的扭矩，以最佳速度移動機械臂的負載，精確定位，并將負載穩(wěn)定地固定到位。由于齒輪的選擇也會影響接頭的軸向長度，因此這是創(chuàng)建設計的起點。

所需的速度、性能和負載點將決定合適的齒輪組。無論需要什么比率，這種應用都需要應變波技術，也稱為“諧波”齒輪。

應變波齒輪具有三個不可或缺的優(yōu)點。它實現了接頭內最緊湊的軸向集成。它提供相對較高的齒輪比（通常從 30：1 到 320：1 的齒輪減速）來平穩(wěn)地加速/減速負載并精確定位它們。它以零間隙運行，以最大限度地減少任何可能影響手術精度或引起不必要創(chuàng)傷的不必要運動。

使電機與齒輪和熱要求相匹配

指定適當的齒輪技術和傳動比后，您可以根據齒輪比、臂必須運行的速度以及需要保持的質量來選擇電機。在典型或最大負載下運行時的熱上升也是一個重要的考慮因素，因為在接頭的緊密范圍內過熱會損壞齒輪潤滑劑、編碼器電子設備和其他靠近的組件。需要能夠以較低的熱升提供全部性能的電機。

利用 D2L 規(guī)則

作為電機規(guī)范流程的一部分，您可以通過我們稱之為 D2L 規(guī)則的經常被忽視的電機設計原理進一步減小軸向長度。

在機器人關節(jié)設計中，電機的直徑通常是次要問題。為了使機械臂盡可能緊密地結合在一起，您需要最小化軸向長度。D2L 規(guī)則允許您以更大的直徑換取顯著減小的軸向長度。這是它的工作原理。

在機器人關節(jié)中使用的無框電機中，扭矩的增加或減少與電機長度的變化成正比，但隨著電機力矩臂的平方變化。換句話說，在D2L規(guī)則下，力矩臂加倍，從而使總直徑大約翻倍，扭矩增加四倍。

或者，與手術機器人設計更相關的是，彎矩臂加倍可以讓您在保持相同扭矩的同時將堆疊高度降低四倍。當您的設計優(yōu)先事項是實現最緊湊的軸向長度時，這是一個巨大的優(yōu)勢。

利用TB+M2G優(yōu)化機械、電氣和熱效率

對于下一代手術機器人的性能，請選擇專為機器人應用設計的下一代電機。科爾摩根的TBM2G無框電機旨在解決您面臨的所有工程挑戰(zhàn)。

TBM2G電機在最緊湊的機器人關節(jié)中提供前所未有的機械、電氣和熱效率。它們的軸向長度小于 1 英寸，包括端部匝數和 PC 板，同時提供運動行業(yè)最高的扭矩密度。它們旨在以顯著降低的熱升提供您所需的所有性能，有助于保護機器人關節(jié)中所有組件的完整性和性能。

TBM2G電機還經過優(yōu)化，可與現成的零背隙、高應變波齒輪組配合使用，無需定制或修改。因此，您可以加快開發(fā)時間，依靠可靠的生產供應，并提供手術機器人，使醫(yī)生能夠盡可能靠近和平行地操作器械。

選擇可以幫助您成功的合作伙伴

使用TBM2G電機的另一個好處是，它們具有工程合作伙伴的專業(yè)知識和支持，該合作伙伴了解并能夠滿足手術機器人設計和生產的獨特要求。

依靠我們的自助服務支持選項，例如我們的在線設計工具、電子學習機會、知識庫和科爾摩根開發(fā)人員網絡中的專家社區(qū)。當您需要一對一的幫助時，您可以隨時與我們聯系，在線或通過電話與了解我們的產品和您的要求并致力于您的成功的工程師聊天。