اختيار محرك BLDC لروبوت تأهيلي

يقلب اختيار محرك BLDC لعمل روبوت تأهيلي الأولويات التي تشكّل معظم عمليات اختيار المحركات. فالحركة التي ينتجها جهاز علاجي بطيئة بحكم المواصفة لا بحكم القيد، وتُحفظ لثوانٍ لا تُبلَغ في أجزاء من الثانية، وتتكرّر على مدى جلسة علاج كاملة بينما يبقى طرف المريض موصولاً بالخرج. ومن ثمّ يُحكم على المشغّل عند المفصل بالعزم الذي يستطيع حفظه مدة طويلة، وبالعزم الذي يستطيع أمره بدقة عند سرعة منخفضة جداً، وبمقدار الحمولة التي يستطيع المريض أن يظل يشعر بها عبر مجموعة التخفيض. ويقرأ هذا الدليل تلك الأسئلة الثلاثة عبر تسعة من المشغّلات المُدرَجة حالياً في فئة مشغلات روبوتية، من AK40-10 V3.0 KV170 بكتلة 190 g إلى AK10-9 V3.0 KV60 بكتلة 940 g، ويضعها في مقابل الواجب الذي يفرضه مفصل روبوت تأهيلي فعلاً.

إجابة سريعة

يُختار محرك BLDC لواجب روبوت تأهيلي على أساس ثلاثة أرقام لا تبدأ بها عادةً عملية اختيار مؤازر متعدد الأغراض. الأول هو العزم المستمر عند المفصل، لأن الحركة العلاجية تحفظ طرفاً ضد الجاذبية لثوانٍ في المرة، وعلى اللفّ أن يصمد للحفظ لا للعابر. والثاني هو العزم الذي يستطيع المشغّل أمره بدقة عند السرعات التي يستخدمها العلاج، وهي تقع أدنى بكثير من رقم اللاحمل المنشور. والثالث هو نسبة التخفيض، لأن النسبة تحدّد مقدار العزم المتاح للمفصل من محرك معيّن ومقدار الحمولة التي تصل إلى المريض عبر الخرج. وعبر المشغّلات التسعة المجموعة هنا، يمتد العزم المقنن من 1.3 Nm على AK40-10 V3.0 KV170 إلى 48 Nm على AK80-64 KV80، وتمتد الكتلة من 190 g إلى 940 g، وتمتد نسبة التخفيض من 6:1 إلى 64:1. واتّساع النسبة هذا، أكثر من اتّساع العزم، هو ما يفصل مفصلاً مساعداً خفيفاً عن محور تدريب مشية محمَّل.

ما الذي يجب أن يقدّمه محرك BLDC لروبوت تأهيلي

الواجب الذي يفرضه المفصل التأهيلي ضيّق في السرعة وطويل في المدة، ويأتي وشخصٌ موصولٌ بالخرج. وتترتّب على ذلك ثلاث خصائص، وهي التي تفصل محرك BLDC لمفصل روبوت تأهيلي عن محرك يُختار لروبوت في الصنف نفسه من العزم.

الحركة العلاجية بطيئة بالتصميم

تُوصَف الحركة العلاجية بالدرجات في المدى وبالثواني في المدة، لا بالدورات في الدقيقة. فرُكبة أو مرفق يُقاد عبر مداه على مدى ثوانٍ هو مفصل يدور بعشرات الدرجات في الثانية، وخلف مرحلة 9:1 يكون ذلك محركاً يدور ببضع مئات من دورات الدقيقة. والسرعات المنشورة بدون حمل للمشغّلات في هذه المجموعة تبلغ 800 rpm على AK80-6 KV100، أي أعلى بكثير من أي نقطة تشغيل تتطلّبها الحركة العلاجية، لذا لا يصطدم الاختيار بسقف السرعة. بل يصطدم بالطرف المقابل من المنحنى، حيث تكون الأسئلة المفيدة هي مدى انتظام تسليم المشغّل للعزم عند السرعة المنخفضة، ومدى دقة تفكيك التغذية الراجعة لزاوية صغيرة.

الحمولة طرف بشري، وهي تتغيّر خلال الحركة

بخلاف مفصل روبوتي يحمل حمولة ثابتة، يحمل المفصل التأهيلي طرفاً تتغيّر حمولته الفعلية مع هندسة الحركة ومع مقدار مساهمة المريض. فالمريض الذي يساعد يقلّل العزم الذي على المشغّل أن يقدّمه؛ والمريض الذي يقاوم، أو الذي يرتفع توتر عضلاته أثناء الشدّ، يزيده في لحظة لم تحسب لها وحدة التحكم. ولذلك يكون العزم المقنن المنشور حدّاً أدنى لحساب التحجيم لا وصفاً لأسوأ حالة، ويكون العزم الأقصى المنشور هو الاحتياطي الذي يمتصّ غير المتوقّع. ويحمل الرقمان اتّساعين مختلفين في هذه المجموعة: فـ AK80-6 KV100 ينشر 12 Nm أقصى مقابل 6 Nm مقننة، بينما ينشر AK10-9 V3.0 KV60 مقدار 53 Nm أقصى مقابل 18 Nm مقننة، وينشر AK80-64 KV80 مقدار 120 Nm أقصى مقابل 48 Nm مقننة.

ثلاثة أرقام تحمل المتطلّب

إذا اختُصر الأمر إلى أصغر مجموعة، فإن ثلاثة أرقام منشورة تحمل معظم قرار الاختيار التأهيلي. العزم المقنن هو الرقم المستمر، وهو الذي تستهلكه وضعية محفوظة. ونسبة التخفيض تحدّد العزم الذي يراه المفصل ومدى شفافية إحساس المريض بالمفصل معاً. والتيار المستمر هو الفاتورة الكهربائية للاثنين، وهو الذي يحجّم المشغّل الإلكتروني والحزمة اللذين يسافران مع الجهاز. وكل ما تبقّى في المواصفة، من القطر إلى عدد الأقطاب، قيد على إدخال تلك الثلاثة في الآلة.

السرعة المنخفضة وعزم الحفظ المرتفع في دورة العمل التأهيلية

السرعة هي الموضع الذي يبتعد فيه اختيار محرك BLDC لروبوت تأهيلي أبعد ما يكون عن كل تطبيق روبوتي آخر، وهي أول ما يحدّده واجب روبوت تأهيلي. فنقطة التشغيل ليست سريعة، والعزم عندها يُحفظ مدة طويلة، ما يجعل رقمين منشورين في قلب الاختيار.

عزم التشغيل يقع في أسفل مدى السرعة

يمتد عمود السرعة المقننة في الجدول أدناه من 23 rpm على ناقل 24 V في AK80-64 KV80 إلى 603 rpm في AK80-6 KV100، والمفصل العلاجي الذي يزحف عبر مدى حركة يقضي وقته أدنى بكثير من كلها. والمشغّلات منخفضة السرعة في هذه المجموعة ليست حلّاً وسطاً لذلك الواجب؛ فالسرعة المنخفضة هي التصميم. فمرحلة 36:1 على AK45-36 V3.0 KV80 تدير 40 rpm عند الخرج على ناقل 24 V، ومرحلة 64:1 على AK80-64 KV80 تدير 23 rpm، وكلتاهما تقع داخل المدى الذي تغطّيه الحركة العلاجية دون أي تخفيض إضافي.

حفظ طرف ضد الجاذبية عزم مستمر

الوضعية المحفوظة ضد الجاذبية تسحب تياراً باستمرار، والتيار حرارة. وفي جهاز تأهيلي، ليس الحفظ فترة فاصلة بين الحركات؛ بل هو في جهاز الحركة السلبية المستمرة أو منصة الشدّ الساكنة معظم الجلسة. ولذلك فإن الرقم الحاكم هو العزم المقنن، وطريقة قراءته تكون في مقابل التيار المقنن المنشور المصاحب له. فـ AK80-64 KV80 ينشر 48 Nm مقننة عند 7 A، بينما ينشر AK10-9 V3.0 KV60 مقدار 18 Nm مقننة عند 10.7 A. والأول يحفظ أكثر من ضعف العزم عند التيار الأدنى، والسبب يكمن في النسبة بينهما لا في المحركين.

التكرار هو ما يحدّد الواجب الحراري، لا الذروة

تكرّر جلسة العلاج الحركة نفسها مرات كثيرة، والحالة الحرارية للفّ في بداية كل تكرار تحدّدها التكرار الذي قبله. والتصنيف المستمر إفادة حرارية، وهو مصنوع في مقابل شرط تركيب لا يحمله سجل المشغّل كاملاً. وداخل جهاز له حاويته ومسار حرارته الخاص، فإن مقدار ما يصمد من ذلك التصنيف سؤال موجّه إلى المُصنّع، وهو ينتمي إلى مقدمة قائمة المتطلبات حين يُتوقّع من المفصل أن يحفظ عزماً مرتفعاً لجزء كبير من الجلسة.

لماذا يجب أن يبقى المفصل الآمن قابلاً للدفع العكسي تحت الحمل

يشترك المفصل التأهيلي في خرجه مع شخص. فالمعالج الذي يوجّه طرفاً بيده، أو المريض الذي يحاول الحركة دون مساعدة، يطبّق عزماً على العمود نفسه الذي يقوده المشغّل، وعلى المفصل أن يتقبّل ذلك العزم لا أن يقاومه. ومقدار ما يفعله ذلك تحدّده مرحلة التخفيض، لا المحرك وحده.

قابلية الدفع العكسي تحدّدها النسبة والمرحلة

تضاعف نسبة التخفيض عزم المحرك صعوداً إلى عزم المفصل، وتقسم حركة المفصل نزولاً إلى حركة المحرك بالنسبة نفسها، وتفعل الشيء ذاته بالعزم الذي يطبّقه شخص عند الخرج. ومرحلة كوكبية واحدة بنسبة 64:1 على AK80-64 KV80 أصعب بكثير في الدفع من الخرج من مرحلة 6:1 على AK60-6 V3.0 KV80 أو AK80-6 KV100، والفرق ميكانيكي لا إلكتروني. والمفصل الذي يجب أن تحرّكه يد، أو الذي يجب أن ينثني عندما يدفعه مريض ضدّه، هو الحالة التي تستدعي محرك BLDC قابلاً للدفع العكسي، والنسبة هي موضع المقايضة بين مضاعفة العزم وتلك الحرية.

ما تسلبه نسبة التخفيض المرتفعة

النسبة نفسها التي تضاعف العزم تعمل ضد خاصيتين أخريين. فهي ترفع الاحتكاك والخلوص في المرحلة التي على الخرج أن يتغلّب عليهما قبل تمرير أي حمولة، وتغيّر القصور الذاتي الفعلي الذي يشعر به المريض عند المفصل. وأرقام الخلوص المنشورة في هذه المجموعة تقع بين 0.18° على AK80-64 KV80 و 0.3° على AK40-10 V3.0 KV170 و AK45-10 V3.0 KV75 و AK70-9 V3.0 KV60، بينما ينشر AK45-36 V3.0 KV80 و AKH70-16 V1.0 KV41 و AK80-6 KV100 مقدار 0.2° و 0.22° بينها. ويُحسّ الخلوص عند المفصل كنطاق ميت في بداية كل انعكاس، وفي جهاز تأهيلي يكون نطاق ميت بهذا الحجم مرئياً في الحركة لا قابلاً للقياس فيها فحسب.

أين يقع المشغّل في مسار التلامس مع المريض

لا تنتهي حجّة السلامة عند المشغّل. فالجهاز الذي يحفظ طرفاً يحمل أيضاً الحدود ومدى أمر العزم والإيقاف الطارئ ومصدّات النهاية الميكانيكية، وهي جزء من الآلة لا من الوحدة. وما يسهم به المشغّل هو أنه يمكن أمره بعزم محدود، وأنه لا يتقفل عند رفع الأمر. وكلتا الخاصيتين من خصائص مشغّل مدمج بمشغّله الإلكتروني الخاص، وكلتاهما سبب في أن تكون الوحدة المغلقة غالباً نقطة البداية الأبسط لمفصل عليه أن يبقى مطاوعاً بينما شخص موصول به.

التحكم بالقوة ونطاق العزم خلفه

العلاج المساعد مشكلة عزم قبل أن يكون مشكلة موضع. فالمفصل الذي يساعد مريضاً على إتمام حركة يجب أن يضيف عزماً بنسبة ما يفعله المريض أصلاً، ويتطلّب ذلك مشغّل روبوت تأهيلي يمكن أمر مشغّله الإلكتروني بالعزم ويمكن الوثوق به عند القيم الصغيرة.

التحكم بالعزم يحتاج تقديراً يستطيع المشغّل الإلكتروني العمل عليه

لا يعدو أمر نمط العزم أن يكون بجودة تقدير عزم الخرج الذي يعمل عليه المشغّل الإلكتروني، وذلك التقدير مبنيّ من تيار الطور ومن تغذية الموضع الراجعة التي يحملها المشغّل. والوحدات المغلقة في هذه المجموعة تضع المحرك ومرحلة التخفيض والمشغّل الإلكتروني داخل حاوية واحدة، ويسجّل السجل ترتيب التغذية الراجعة حيث ينشر أحدهما: فـ AK10-9 V3.0 KV60 و AK70-9 V3.0 KV60 موثّقان بمشفّرين مزدوجين، وهو الترتيب الذي يسند حلقة عزم لا حلقة موضع فحسب.

الدقة عند المفصل، لا عند الدوّار

الحركة التي يطلبها العلاج صغيرة عند الخرج وأكبر عند جانب المحرك، ونسبة التخفيض هي المضاعِف بينهما. والمفصل المطلوب منه تفكيك جزء من درجة عند الخرج يطلب من التغذية الراجعة على جانب المحرك أن تفكّك ذلك الجزء مضروباً في النسبة، ولهذا ليس المشغّل المرتفع النسبة هو الأسهل تلقائياً في التحكم الدقيق. والسرعات المنشورة عند الخرج في هذه المجموعة تبيّن ذلك أصلاً: فالمشغّل نفسه الذي يحفظ 48 Nm عند 23 rpm في AK80-64 KV80 يحفظه عند الطرف البطيء من المدى، حيث تملك حلقة التحكم أكبر وقت وأقل إشارة للعمل بها.

المطاوعة والممانعة وأنماط المساعدة عند الحاجة

التحكم بالممانعة والتحكم بالمقابلة والعناصر المرنة على التسلسل خصائص للطبقة التحكمية لا مدخلات في سجل المشغّل، ولا يُشترى أي منها بالوحدة وحدها. وما على المشغّل أن يقدّمه هو عرض النطاق لمتابعة أمر عزم والاحتكاك المنخفض للسماح بأن يكون ذلك الأمر صغيراً. والمفصل الذي يهيمن فيه الاحتكاك والخلوص عند العزم المنخفض لا يمكن جعله مطاوعاً بالبرمجيات، وهذا هو السبب العملي في أن تحمل النسبة وأرقام الخلوص في الاختيار التأهيلي وزناً بقدر ما يحمله رقم العزم.

عزم الحفظ المستمر مقابل العزم الأقصى في الجلسة

يجيب رقما العزم على بطاقة المشغّل عن سؤالين مختلفين، ويقضي الواجب التأهيلي معظم وقته على أحدهما.

العزم المقنن هو الرقم الذي تستهلكه الجلسة

العزم المقنن هو أكبر رقم ينشره المُصنّع للتشغيل المستمر، وهو الذي تستهلكه وضعية محفوظة أو حركة بطيئة متكرّرة. وفي هذه المجموعة يمتد من 1.3 Nm على AK40-10 V3.0 KV170 إلى 48 Nm على AK80-64 KV80، ويشغل وسط المدى AK70-9 V3.0 KV60 عند 8.5 Nm، و AK45-36 V3.0 KV80 عند 8 Nm، و AK80-6 KV100 عند 6 Nm. والمفصل الذي يسند طرفاً، أو يقاوم الجاذبية عبر مدى حركة، أو يحفظ وضعية ضدّ شدّ، يعمل في العمود المقنن طوال تلك المدة.

العزم الأقصى يغطّي الانتقال، لا الحفظ

العزم الأقصى خروج قصير، والتيارات الذروية المنشورة خلفه تبلغ أضعاف التيارات المقننة في السجل نفسه. فـ AK10-9 V3.0 KV60 ينشر 31.9 A أقصى مقابل 10.7 A مقننة، وينشر AK70-9 V3.0 KV60 مقدار 23.8 A أقصى مقابل 6.25 A مقننة، وهو فرق لا يستطيع أي لفّ تحمّله طويلاً. والعزم الأقصى يخصّ اللحظات التي تغيّر فيها حركة تأهيلية اتجاهها، أو تلتقط طرفاً بدأ في السقوط، أو تمتصّ تغيّراً مفاجئاً في توتر العضلات. واستخدامه كنقطة تشغيل داخل جلسة ينقل المفصل إلى تصنيف لم ينشره المُصنّع للخدمة المستمرة.

التيار هو الرقم الذي يحجّم المشغّل الإلكتروني والحزمة

يحمل المشغّل المدمج مشغّله الإلكتروني داخل الحاوية، لكن التيار لا بد أن يصل من حزمة ومن ناقل يحملهما الجهاز، والجهاز التأهيلي محمول غالباً. وتمتد التيارات المقننة المنشورة في هذه المجموعة من 1.9 A على AK45-10 V3.0 KV75 إلى 10.7 A على AK10-9 V3.0 KV60، والجهاز ذو المفاصل المتعدّدة يضرب ذلك الرقم في عدد المحاور التي يحرّكها في وقت واحد. ولذلك يكون التيار همزة الوصل بين المتطلب الميكانيكي عند المفصل والتصميم الكهربائي للجهاز كله، ويستحق التثبيت مبكراً لهذا السبب.

مجموعة مواصفات للمفاصل التأهيلية، من الخفيف إلى المحمَّل

يجمع الجدول أدناه المشغّلات التسعة المناقَشة هنا على الأعمدة التي تحسم المفصل التأهيلي. وكل قيمة فيه هي الرقم الذي ينشره المُصنّع لذلك المشغّل.

نسبة التخفيض، والعزم المقنن، والعزم الأقصى، والتيار المقنن، وسرعة الخرج، والكتلة كما نشرها المُصنّع (CubeMars). وحيث تحمل سرعة الخرج قيمتين، فهما نقطتا تشغيل 24 V و 48 V بهذا الترتيب. والعزم المقنن هو الرقم المستمر والعزم الأقصى قيمة قصيرة المدة. وبيانات اللفّ والبيانات الحرارية وبيانات التركيب لكل مشغّل على صفحة منتجه لدى المُصنّع.

إذا قُرئ عمود النسبة نزولاً، انقسمت المجموعة إلى ثلاث فئات لا إلى تسع نقاط. فثلاثة مشغّلات تعمل عند 10:1 أو أقل على ناقل 24 V، وهي AK40-10 V3.0 KV170 و AK45-10 V3.0 KV75 و AK60-6 V3.0 KV80، وكلها دون 4 Nm مقننة ودون 400 g. وثلاثة تعمل عند 9:1 على 48 V، وهي AK70-9 V3.0 KV60 و AK10-9 V3.0 KV60، و AK80-6 KV100 عند 6:1 على الناقل نفسه، وتلك تقع بين 6 Nm و 18 Nm مقننة. والفئة الأخيرة هي المشغّلان اللذان يستخدمان مرحلة تخفيض طويلة للوصول إلى عزم مرتفع من محرك صغير، AK45-36 V3.0 KV80 عند 36:1 و AK80-64 KV80 عند 64:1، مع سدّ AKH70-16 V1.0 KV41 عند 16:1 للفجوة فوق مجموعة 9:1. وإذا قُرئ الجدول عرضاً بدلاً من ذلك، فصّل عمود التيار بين الفئات مرة أخرى: فمجموعة 10:1 الخفيفة تحتاج بين 1.9 A و 3.8 A لحفظ عزمها، بينما يكلّف 48 Nm في AK80-64 KV80 مقدار 7 A، ويكلّف 18 Nm في AK10-9 V3.0 KV60 مقدار 10.7 A.

قراءة التشكيلة من اليد والرسغ إلى تدريب المشية

تمتد الفئات الأربع أدناه من أصغر مفصل يُرجّح أن يقوده جهاز تأهيلي إلى المحور الذي يحمل مريضاً يمشي، وكل فئة تحدّدها وظيفة لا رقم. والتسعة جميعاً يقعون في فئة مشغلات روبوتية، وصفحة روبوت تأهيلي هي حيث يُوثَّق هذا التطبيق على المنصة.

طرف 190 g و 262 g: محاور اليد والرسغ والأصابع

ينشر AK40-10 V3.0 KV170 مقدار 1.3 Nm مقننة و 4.1 Nm أقصى من جسم بكتلة 190 g وقطر 53 mm، وينشر AK45-10 V3.0 KV75 مقدار 2.5 Nm مقننة و 7 Nm أقصى من 262 g بالقطر نفسه 53 mm. وكلاهما يعمل على ناقل 24 V وكلاهما يستخدم مرحلة 10:1، وكلاهما محجَّم لمفاصل طرف الطرف، حيث تُحتسب الكتلة التي على المريض حملها عبر حركة مباشرة على العلاج. والمشدّ الإصبعي أو الرسغي الذي يجب أن يُرتدى لا أن يُثبَّت على إطار هو الحالة التي صُنع لها هذان.

درجة 349 g و 380 g: المرفق ومفاصل الكاحل الخفيفة

يتّخذ AK45-36 V3.0 KV80 الإطار الصغير نفسه ويضع خلفه مرحلة 36:1، فينشر 8 Nm مقننة و 24 Nm أقصى عند 40 rpm فقط من سرعة الخرج على 24 V، وهو رقم عزم يفوق صنف كتلته بكثير مقابل السرعة. ويتّخذ AK60-6 V3.0 KV80 الموضع المقابل في الغلاف نفسه، فينشر 3 Nm مقننة و 9 Nm أقصى عبر مرحلة 6:1 عند 380 g، بسرعة مقننة 233 rpm على 24 V و 490 rpm على 48 V. ومساعد المرفق الذي يجب أن يتحرّك سريعاً عبر مدى، ومفصل الكاحل الذي يجب أن يحفظ عزماً ببطء، هما الواجبان اللذان يفصلان بينهما.

وسط 485 g و 540 g: مساعدة الكتف والركبة

ينشر AK80-6 KV100 مقدار 6 Nm مقننة و 12 Nm أقصى من 485 g بقطر 98 mm، مع أعلى سرعة خرج في هذه المجموعة عند 603 rpm، وينشر AK70-9 V3.0 KV60 مقدار 8.5 Nm مقننة و 29.2 Nm أقصى من 540 g عند 89 mm بمرحلة 9:1 وترتيب مشفّرين مزدوجين موثّق. وكلاهما يقع في الحجم الذي يمكن عنده قيادة كتف أو رُكبة عبر مدى علاجي، ويُختصر الاختيار بينهما إلى ما إذا كان المفصل يحتاج سرعة عند عزم متواضع أم عزماً عند سرعة متواضعة.

طرف 850 g إلى 940 g: تدريب المشية والمفاصل المحمَّلة

يستخدم AK80-64 KV80 مرحلة 64:1 لينشر 48 Nm مقننة و 120 Nm أقصى من 850 g، وينشر AKH70-16 V1.0 KV41 مقدار 26 Nm مقننة و 78 Nm أقصى من 879 g بمرحلة 16:1 وعمود مجوّف عبر المحور. ويقع AK10-9 V3.0 KV60 في أعلى عمود الكتلة عند 940 g بمقدار 18 Nm مقننة و 53 Nm أقصى وترتيب مشفّرين مزدوجين موثّق. وهذه هي المحاور التي تحمل مريضاً واقفاً أو تحرّك طرفاً كاملاً ضد الجاذبية، ومرحلتا 64:1 و 16:1 هما ما يجعل ذلك ممكناً دون محرك أثقل.

المشغّلان خلف بحث تأهيلي منشور

يُحدَّد المفصل التأهيلي عادةً قبل وجود أي نشر منشور يُشار إليه، ما يجعل الحالات الموثّقة جديرة بالقراءة المتأنية. وإحداها محفوظة في السجل هنا: نظام تأهيل من ضمور العضلات من Université de Sherbrooke، عرضته CubeMars، ويستخدم اثنين من المشغّلات في هذه المقارنة لإنتاج حركات شدّ دقيقة.

الوحدتان هما AK10-9 V3.0 KV60 عند 18 Nm مقننة و AK80-64 KV80 عند 48 Nm مقننة، والزوج يناظر أثقل فئتين في الجدول أعلاه لا نقطة واحدة فيه. وسبب حمل نظام واحد لكليهما جدير بالاستخراج من الأرقام: فالحركة الشدّية تحتاج عزماً يستطيع المفصل حفظه دون أن يسخن اللفّ، وتحتاج مدى حركة يستطيع الجهاز والمعالج تحريك المفصل عبره. وداخل آلة واحدة، يمكن لذلك أن تحطّ محاور مختلفة على نسب مختلفة، ووحدة 9:1 ووحدة 64:1 ليستا بديلتين إحداهما عن الأخرى بل متكاملتين: فمشغّل روبوت تأهيلي يُختار لكل محور لا لكل جهاز.

مطابقة المشغّل بنمط تدريب

يُحدَّد المفصل التأهيلي في مقابل نمط من العلاج، وتختلف الأنماط في مقدار العمل الذي يقوم به المشغّل وفي سرعة تغيّر الحمل. وفي تطبيق محرك BLDC لروبوت تأهيلي، يكون النمط نقطة بداية أفضل من رقم العزم، لأنه يثبّت كيفية تقاسم المريض والمشغّل للحمل.

الحركة السلبية والحركة السلبية المستمرة

في النمط السلبي يحرّك الجهاز الطرف ولا يسهم المريض بشيء، فيحمل المشغّل الحمل كله، ولا يتغيّر الحمل إلا مع هندسة الحركة. والمتطلّب هو عزم محفوظ لطول الممرّ، بسرعة منخفضة بما يكفي ليُقرأ كحركة سلسة، والرقمان الحاكمان هما العزم المقنن والتيار المقنن للمشغّل. والمفصل المبنيّ للحركة السلبية وحدها يمكن أن يستخدم أطول نسبة في المجموعة، لأن لا شيء في الواجب يطلب سرعة.

المساعدة النشطة والمساعدة عند الحاجة

في النمط النشط المساعَد يسهم المريض ويسدّ الجهاز الفجوة، وتتغيّر الفجوة من تكرار إلى تكرار. وهذا هو النمط الذي يطلب تحكماً بالعزم لا تحكماً بالموضع، وهو النمط الذي يصبح فيه ترتيب المشفّرين المزدوجين الموثّق على AK10-9 V3.0 KV60 أو AK70-9 V3.0 KV60 ذا صلة، لأن حلقة العزم تحتاج تغذية راجعة تعكس جانب المحرك والخرج معاً. وهو أيضاً النمط الذي يهمّ فيه الاحتكاك المنخفض والخلوص المنخفض أكثر ما يهمّ، لأن المساعدة يجب أن تكون صغيرة بما يكفي لتبقى دون جهد المريض نفسه.

المقاومة وتدريب القوة

في نمط المقاومة يقاوم الجهاز الحركة بدلاً من إنتاجها، ويعمل المشغّل كمكبح قابل للبرمجة. ويبقى الحمل مستمراً، ويُطبَّق في الاتجاه الذي يدفع فيه المريض، وهو ما يضع المفصل في الجزء من مداه الذي يسحب فيه اللفّ تياراً دون أن يتحرّك المفصل. والتيار المقنن لا السرعة المقننة هو الرقم الذي يحدّ هذا الواجب، وتهمّ النسبة لسبب مختلف عن النمط السلبي: فالمرحلة الطويلة تتيح لمحرك صغير حفظ عزم مقاوم كبير، وهو ما رُتّب AK45-36 V3.0 KV80 عند 36:1 و AK80-64 KV80 عند 64:1 لفعله.

تدريب المشية ودعم وزن الجسم

في تدريب المشية يتبع المفصل دورة مشي لا مدى حركة واحداً، ويتناوب الحمل بين طور الثبات، حيث يحفظ المفصل، وطور التأرجح، حيث يتحرّك. وهذا التناوب هو سبب حطّ محور المشية عادةً على الطرف الأثقل من الجدول: فطور الحفظ يحتاج الرقم المقنن، وطور التأرجح يحتاج سرعة كافية لمواكبة إيقاع، والاثنان معاً يدفعان الاختيار نحو نسبة تشتري العزم دون فقدان السرعة كلها. و AKH70-16 V1.0 KV41، بعمود مجوّف عبر المحور لتمرير كابلات المفصل أعلاه وأدناه، و AK10-9 V3.0 KV60 عند 53 Nm أقصى، هما الترتيبان الذين ينزع هذا الواجب إليهما.

قائمة تحقّق للاختيار

الواجب وحجّة السلامة

• اكتب العزم المستمر الذي على المفصل حفظه ومدة كل حفظ، قبل النظر إلى أي رقم طراز.
• اكتب العزم الأقصى الذي تحتاجه الحركة عند تغيّر الاتجاه، وأبقِه منفصلاً عن رقم الحفظ.
• قرّر ما إذا كان على المفصل أن تحرّكه يد أو أن ينثني تحت دفعة المريض، وثبّت نسبة التخفيض في مقابل تلك الإجابة.
• أكِّد مدى أمر العزم والحدود التي ستفرضها الآلة، لأنها تنتمي إلى الجهاز لا إلى المشغّل.

الميكانيكا وواجهة المريض

• تحقّق من الكتلة المنشورة في مقابل كيفية حمل الجهاز، واحتسب الكتلة البعيدة على الحركة لا على الإطار.
• تحقّق من الخلوص المنشور في مقابل أصغر حركة على العلاج تفكيكها.
• تحقّق من القطر والطول المنشورين في مقابل الغلاف الذي يسمح به الطرف، قبل مقارنة أرقام العزم.
• حيث يجب أن تعبر الموصلات المفصل، تحقّق مما إذا كان عمود مجوّف عبر المحور متاحاً.

التكامل والتغذية الراجعة والمشغّل الإلكتروني

• أكِّد ترتيب التغذية الراجعة المنشور للمشغّل، وما إذا كان يسند حلقة عزم لا حلقة موضع فحسب.
• حوّل عزم الحفظ إلى تيار مقنن بالرقم المنشور، ثم اضربه في عدد المحاور التي يحرّكها الجهاز في وقت واحد.
• ثبّت جهد الناقل انطلاقاً من السرعة التي تحتاجها الحركة عند العزم الذي تحتاجه، باستخدام عمود سرعة الخرج المنشور.
• اطلب من المُصنّع المقاومة الحرارية وشرط التركيب خلف التصنيف المستمر، لأن السجل لا يحملهما.

الأسئلة الشائعة

مصادر رسمية

توثّق CubeMars سلسلة AK على موقعها الخاص، ولكل مشغّل في هذه المقارنة صفحة رسمية تحمل مواصفته الكاملة ومرحلة التخفيض ورسم التركيب. وتشكيلة منتجات المُصنّع هي نقطة الدخول، والوحدتان المسمّيتان في النظام التأهيلي موثّقتان منفردتين: AK10-9 V3.0 KV60 وAK80-64 KV80. وملف تعريف مصنّع CubeMars يجمع التشكيلة نفسها على ToBMS، وتُجمع وثائق المنتجات عبر فئات المنصة تحت الموارد. ويبقى المُصنّع مصدر الحقيقة لخيارات اللفّ والتصنيفات الحرارية وأشكال التغذية الراجعة؛ وتحتفظ ToBMS بطبقة الاكتشاف والمقارنة، وكل رقم مستخدم في هذا الدليل قيمة منشورة محفوظة في سجلات منتجات المنصة.

إلى أين بعد ذلك

أقرب رفيق لهذا الدليل هو مشغّلات الهيكل الخارجي: ثلاثة مشغّلات CubeMars QDD من 260 g إلى 1.4 kg، الذي يقرأ واجب المفصل نفسه لجهاز قابل للارتداء، ويتناول محركات BLDC للهيكل الخارجي: محرك العزم بلا هيكل مقابل المشغّل المتكامل القرار الأسبق بشأن ما إذا كان على المفصل أن يكون طقم ساكن ودوّار مجرّدين أم وحدة مغلقة. ولصنف المشغّل نفسه، يعمل المشغلات الروبوتية: كيفية اختيار المشغّل المدمج المناسب لمفاصل الروبوتات عبر مجموعة المواصفات الكاملة، ويتابع كيف تختار وحدة المفصل: خمسة مشغّلات CubeMars من 190 g إلى 1.4 kg الطرف الخفيف من التشكيلة نفسها بمزيد من التفصيل. وحيث يقع التطبيق بجوار هذا، يغطّي محركات BLDC للروبوت البشري: كيف تُطابق العزم والسرعة والحجم وما الذي يجب البحث عنه في محرك BLDC لذراع روبوت تعاوني الواجبات المجاورة.

لوضع قائمة مختصرة لا للبحث، ابدأ من فئة مشغلات روبوتية الكاملة، وصفِّ المرشّحين حسب العزم والنسبة والكتلة في الاختيار، ثم ضعهم في مواجهة بعضهم بعضاً في مقارنة المنتجات. وحيث يجب أن يكون المفصل طقماً مجرّداً لا وحدة مغلقة، تحمل فئة محركات عزم بدون إطار ذلك الطرف من التشكيلة، ويقع البديل المباشر الدفع في مشغلات QDD. وصفحة روبوت تأهيلي هي نقطة الدخول التطبيقية لهذا الواجب، وتغطّي الصفحات المجاورة وحدة مفصل وذراع روبوت تعاوني وروبوت بشري وروبوت رباعي الأرجل التطبيقات التي تتشارك هذه المشغّلات.