引導語：科爾摩根無框力矩電機，助力打造更強大的新一代手術機器人。
在數(shù)字化技術與醫(yī)療產業(yè)加速融合的背景下，手術機器人迎來了快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)投入到手術機器人設備的生產和研發(fā)，然后，手術機器人作為關系生命和健康的高精密型醫(yī)療設備，有著嚴苛的性能要求。設備制造商在設備研發(fā)過程中面臨著技術突破的難題。
應用需求
傳統(tǒng)手術機器人包含具有多個機械臂的大柱子，機械臂分別持微型相機和各種儀器，如剪刀、抓鉗、持針器、施夾鉗等。為了在進行手術時獲得最大的靈活性，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后恢復。理想的方案是通過單個小切口進行理想手術，這個小切口可同時容納可視化相機和任何所需的儀器。
應用挑戰(zhàn)
但這種理想情況可能很難實現(xiàn)，因為傳統(tǒng)的機器人設計無法讓儀器以足夠小的角度靠近操作位置。因此，手術機器人設計師面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何使機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入切口。這種運動自由度有助于最大限度地減少手術的侵入性，改善外科醫(yī)生的視角，并在操作多個儀器時靈活不受約束。
用于改變生活甚至拯救生命的醫(yī)療手術必須是十分精密的，那么工程師如何在不影響手術所需的精度和性能的情況下設計出軸向更緊湊的機械臂關節(jié)呢？
設計軸向緊湊型機械臂關節(jié)的考慮因素
為了實現(xiàn)下一代功能，手術機器人設計師必須解決幾個挑戰(zhàn)點。其中最主要的是提供應用所需的精度、轉矩、速度，同時最大限度地減少機械臂關節(jié)的有效寬度。
精度、速度、溫升全面兼顧
精度是最重要的。對于所有機器人關節(jié)，電機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，具體的轉矩和速度要求可能會有所不同，具體取決于每個關節(jié)的功能。 電機扭矩對于距離操作位置較遠的關節(jié)尤為重要，這些關節(jié)必須支撐機械臂、關節(jié)和機械臂末端儀器的累積重量。電機速度則對于執(zhí)行較大定位運動的關節(jié)的效率十分重要。溫升也是一個重要的考慮因，必須避免在機器人關節(jié)內小范圍出現(xiàn)過高的溫度，否則可能會降低電機旁邊軸承和齒輪箱的潤滑性能，或阻礙熱限制電子反饋設備的功能。
小巧、精悍、自由自在
上述所有挑戰(zhàn)都因一個壓倒性的挑戰(zhàn)而變得更加復雜，即盡可能將關節(jié)設計得軸向緊湊，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)每個關節(jié)所需的動態(tài)特性，選擇能夠提供所需的平均和最大轉矩、足夠的剛度、能確保較長使用壽命并滿足其他設計要求的諧波減速機。
目前，諧波減速機是此類應用的首選。憑借零齒隙，可以實現(xiàn)十分準確的定位和可靠的固定。它在單級中提供高減速比，可實現(xiàn)高功率密度和平穩(wěn)的加速/減速。對于解決尺寸挑戰(zhàn)至關重要的是，諧波減速機可在軸向極其緊湊。
齒輪、尺寸、篩選規(guī)則
在選擇過程中，請考慮相對較大外徑的齒輪組是否能夠滿足設計要求，從而通過使用較大直徑的電機來利用 D2L 規(guī)則。
在手術機器人設計中，設計師可能而更關心軸向尺寸而忽略關節(jié)直徑，因為目標是讓多個機械臂盡可能緊密地協(xié)同工作。但D2L規(guī)則指出，轉矩的增加與電機疊片長度的增加成正比。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，可以在盡可能減小有效關節(jié)寬度方面發(fā)揮巨大作用。
傳動匹配、全面無缺
選擇的伺服電機必須與選擇的齒輪傳動相匹配。除了基本的匹配度之外，還有幾個選擇標準可幫助實現(xiàn)成功的設計。
疊片長度：相同的性能特征，疊片長度更短的電機可實現(xiàn)軸向更窄的關節(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矩的情況下使疊片長度大幅減少，這是節(jié)省空間的理想方式。
大通孔：除了電機的整體尺寸外，還要考慮是否需要大的通孔來容納接線、光纖、液體管道或其他組件。
反饋：還要考慮電機與您選擇的反饋設備之間的兼容性。
熱額定值：考慮電機的熱額定值，以及它是否與關節(jié)限制范圍內的溫度敏感組件兼容。
如果一臺電機不能滿足所有這些需求，始終如一地在手術室中安裝和運行，在當前和手術機器人的整個生命周期中提供您所需的高質量，那就會徹底破壞您的項目。
無框力矩，精悍靈活
科爾摩根相信，電機的設計應該適合應用，而不是反過來。我們的 TBM2G 系列無框力矩電機專為滿足緊湊型手術機器人關節(jié)的標準諧波減速機的尺寸、 轉矩和速度要求而設計。
TBM2G 電機利用 D2L 規(guī)則，在輕質、軸向緊湊的關節(jié)中提供出色性能。該系列電機還具有大通孔，可容納穿過復雜手術機械臂關節(jié)的接線和其他組件。同時，可與各種編碼器配合使用，甚至可以配備 不會增加電機長度的集成霍爾傳感器。由于溫升極低， 這些電機可以靠近溫度敏感組件運行，而不會影響性能。
科爾摩根可提供各種尺寸和標準選項的TBM2G系列電機，讓您實現(xiàn)理想適配。
手術機器人的出現(xiàn)，不僅為醫(yī)學界帶來了巨大的變革，也為患者提供了更加精準、安全的治療方案。它的高精度、穩(wěn)定性和智能化的特點，使得手術過程更加精細化和個性化，大大減少了手術創(chuàng)傷和康復時間。同時，手術機器人的發(fā)展也面臨著一系列的挑戰(zhàn)和爭議，需要我們共同努力解決。
準備好打造更強大的新一代手術機器人了嗎？