재활 로봇용 BLDC 모터 선택 가이드

재활 로봇용 BLDC 모터를 고르는 일은 대부분의 모터 선정을 이끄는 우선순위를 뒤집습니다. 치료 기기가 만들어 내는 움직임은 한계 때문이 아니라 사양에 따라 느리고, 밀리초 안에 도달하는 대신 몇 초 동안 유지되며, 출력에 환자의 사지가 연결된 상태로 한 번의 치료 세션 내내 반복됩니다. 따라서 관절에 위치한 액추에이터는 오랜 시간 유지할 수 있는 토크, 아주 낮은 속도에서 정확하게 지령할 수 있는 토크, 그리고 감속단을 통해 환자가 여전히 느낄 수 있는 부하의 정도로 평가됩니다. 이 가이드는 현재 로봇 액추에이터 카테고리에 등록된 액추에이터 아홉 종을 대상으로 이 세 가지 질문을 읽어 내며, 190 g의 AK40-10 V3.0 KV170부터 940 g의 AK10-9 V3.0 KV60까지를 재활 로봇 관절이 실제로 부과하는 듀티에 비추어 봅니다.

빠른 답

재활 로봇 듀티용 BLDC 모터는 범용 서보 선정이 앞세우지 않는 세 가지 수치로 선택합니다. 첫째는 관절에서의 연속 토크인데, 치료 움직임은 사지를 중력에 맞서 한 번에 몇 초씩 유지하고 권선은 과도 상태가 아니라 그 유지 구간을 견뎌야 하기 때문입니다. 둘째는 치료가 사용하는 속도에서 액추에이터가 정확하게 지령할 수 있는 토크이며, 그 속도는 공개된 무부하 수치보다 훨씬 아래에 있습니다. 셋째는 감속비인데, 이 비율이 주어진 모터에 대해 관절이 지닐 수 있는 토크와, 부하 중 얼마만큼이 출력을 통해 환자에게 도달하는지를 동시에 결정하기 때문입니다. 여기 모인 아홉 종의 액추에이터에서 정격 토크는 AK40-10 V3.0 KV170의 1.3 Nm부터 AK80-64 KV80의 48 Nm까지이고, 질량은 190 g에서 940 g까지이며, 감속비는 6:1에서 64:1까지 걸쳐 있습니다. 토크의 폭보다 이 감속비의 폭이 가벼운 보조 관절과 하중이 실린 보행 훈련 축을 구분합니다.

재활 로봇용 BLDC 모터가 제공해야 하는 것

재활 관절이 부과하는 듀티는 속도 범위가 좁고 지속 시간이 길며, 출력에 사람이 연결된 상태로 주어집니다. 여기서 세 가지 성질이 따라오며, 바로 이것들이 재활 로봇 관절용 BLDC 모터를 같은 토크 등급의 로봇을 위해 고른 모터와 구분합니다.

치료 움직임은 설계상 느리다

치료 움직임은 분당 회전수가 아니라 가동 범위의 도수와 지속 시간의 초로 서술됩니다. 무릎이나 팔꿈치를 몇 초에 걸쳐 가동 범위 전체로 구동하는 것은 초당 수십 도로 회전하는 관절이며, 9:1 단 뒤에서는 이것이 몇백 rpm으로 도는 모터에 해당합니다. 이 그룹 액추에이터의 공개 무부하 속도는 AK80-6 KV100에서 800 rpm에 이르며, 이는 치료 움직임이 요구하는 어떤 운전점보다도 훨씬 높으므로 선정이 속도 상한에 부딪히는 일은 없습니다. 대신 곡선의 반대쪽 끝에 부딪히며, 그곳에서 유용한 질문은 액추에이터가 저속에서 얼마나 고르게 토크를 내는지와 피드백이 작은 각도를 얼마나 정밀하게 분해하는지입니다.

부하는 사람의 사지이며, 움직임 내내 변한다

고정된 페이로드를 나르는 로봇 관절과 달리, 재활 관절은 유효 부하가 움직임의 기하와 환자가 얼마나 기여하는지에 따라 변하는 사지를 나릅니다. 스스로 돕는 환자는 액추에이터가 공급해야 하는 토크를 줄이고, 저항하는 환자나 스트레칭 중 근긴장이 올라가는 환자는 컨트롤러가 계획하지 않은 순간에 그것을 키웁니다. 따라서 공개 정격 토크는 최악 조건의 서술이 아니라 용량 산정을 위한 하한이며, 공개 피크 토크는 예기치 않은 상황을 흡수하는 여유분입니다. 이 그룹에서 두 수치는 서로 다른 폭을 지닙니다. AK80-6 KV100은 정격 6 Nm에 대해 피크 12 Nm를 공개하고, AK10-9 V3.0 KV60은 정격 18 Nm에 대해 피크 53 Nm를, AK80-64 KV80은 정격 48 Nm에 대해 피크 120 Nm를 공개합니다.

요구사항을 떠받치는 세 가지 수치

최소한의 집합으로 줄이면, 공개된 세 가지 수치가 재활 선정의 대부분을 떠받칩니다. 정격 토크는 연속 수치이며, 유지된 자세가 소비하는 값입니다. 감속비는 관절이 보는 토크와 관절이 환자에게 얼마나 투명하게 느껴지는지를 동시에 정합니다. 연속 전류는 이 둘에 대한 전기적 청구서이며, 기기와 함께 이동하는 드라이브와 팩의 크기를 정합니다. 직경에서 극 수에 이르기까지 사양의 나머지 모든 항목은 이 세 가지를 기계에 담아 넣기 위한 제약입니다.

재활 듀티 사이클에서의 저속과 높은 유지 토크

속도는 재활 로봇용 BLDC 모터 선정이 다른 모든 로봇 응용 분야와 가장 크게 갈라지는 지점이며, 재활 로봇 듀티가 가장 먼저 고정하는 항목입니다. 운전점은 빠르지 않고, 그 지점의 토크는 오랫동안 유지되므로, 두 개의 공개 수치가 선정의 중심으로 떠오릅니다.

작업 토크는 속도 범위의 바닥에 자리한다

아래 표의 정격 속도 열은 AK80-64 KV80의 24 V 버스에서 23 rpm부터 AK80-6 KV100의 603 rpm까지 이르며, 가동 범위를 천천히 지나가는 치료 관절은 그 어느 값보다도 훨씬 아래에서 시간을 보냅니다. 이 그룹의 저속 액추에이터는 그 듀티를 위한 타협이 아니라, 낮은 속도 자체가 설계입니다. AK45-36 V3.0 KV80의 36:1 단은 24 V 버스에서 출력 40 rpm으로 회전하고, AK80-64 KV80의 64:1 단은 23 rpm으로 회전하며, 둘 다 추가 감속 없이 치료 움직임이 포괄하는 범위 안에 들어갑니다.

중력에 맞서 사지를 유지하는 것은 연속 토크다

중력에 맞서 유지된 자세는 전류를 계속 끌어오며, 전류는 열입니다. 재활 기기에서 유지는 움직임 사이의 막간이 아니라, 연속 수동 운동 기기나 정적 스트레칭 장비에서는 세션의 대부분입니다. 따라서 지배하는 수치는 정격 토크이며, 그것을 읽는 방법은 함께 공개된 정격 전류에 비추어 보는 것입니다. AK80-64 KV80은 7 A에서 정격 48 Nm를 공개하고, AK10-9 V3.0 KV60은 10.7 A에서 정격 18 Nm를 공개합니다. 전자는 더 낮은 전류로 두 배가 넘는 토크를 유지하며, 그 이유는 모터가 아니라 둘 사이의 감속비에 있습니다.

반복이 열적 듀티를 정하며, 피크가 정하지 않는다

치료 세션은 같은 움직임을 여러 번 반복하며, 각 반복이 시작될 때의 권선 열 상태는 그 앞의 반복이 정합니다. 연속 정격은 열에 관한 진술이며, 액추에이터 기록이 온전히 담고 있지 않은 장착 조건을 전제로 만들어집니다. 자체 인클로저와 자체 열 경로를 지닌 기기 안에서 그 정격이 얼마나 살아남는지는 제조사에 속한 질문이며, 관절이 세션의 상당 부분 동안 높은 토크를 유지해야 할 것으로 예상될 때 요구사항 목록의 맨 앞에 놓입니다.

안전한 관절이 부하 상태에서 역구동 가능성을 유지해야 하는 이유

재활 관절은 출력을 사람과 공유합니다. 치료사가 손으로 사지를 유도하거나 환자가 도움 없이 움직임을 시도할 때, 액추에이터가 구동하는 바로 그 축에 토크를 가하며, 관절은 그 토크에 맞서는 대신 받아들여야 합니다. 그것을 얼마나 잘 해내는지는 모터 단독이 아니라 감속단이 정합니다.

역구동성은 감속비와 감속단이 정한다

감속비는 모터 토크를 관절 토크로 곱하고 관절 운동을 같은 비율로 모터 운동으로 나누며, 사람이 출력에 가하는 토크에도 같은 일을 합니다. AK80-64 KV80의 단일 유성 64:1 단은 AK60-6 V3.0 KV80이나 AK80-6 KV100의 6:1 단보다 출력 측에서 구동하기가 훨씬 어려우며, 그 차이는 전자적이 아니라 기계적입니다. 손으로 움직여야 하거나 환자가 밀어낼 때 양보해야 하는 관절이 역구동 가능한 BLDC 모터를 요구하는 사례이며, 감속비는 토크 증대와 그 자유 사이의 거래가 이루어지는 지점입니다.

높은 감속비가 앗아 가는 것

토크를 곱하는 바로 그 감속비가 두 가지 다른 성질에도 불리하게 작용합니다. 부하가 전달되기 전에 출력이 극복해야 하는 감속단의 마찰과 백래시를 키우고, 환자가 관절에서 느끼는 유효 관성을 바꿉니다. 이 그룹에서 공개된 백래시 수치는 AK80-64 KV80의 0.18°와 AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75, AK70-9 V3.0 KV60의 0.3° 사이에 있으며, AK45-36 V3.0 KV80, AKH70-16 V1.0 KV41, AK80-6 KV100은 그 사이에서 0.2°와 0.22°를 공개합니다. 백래시는 관절에서 모든 방향 전환의 시작에 나타나는 데드 밴드로 느껴지며, 재활 기기에서는 그 정도 크기의 데드 밴드가 측정만 되는 것이 아니라 움직임에서 눈에 보입니다.

환자 접촉 경로에서 액추에이터가 차지하는 자리

안전 논의는 액추에이터에서 끝나지 않습니다. 사지를 유지하는 기기는 또한 한계값, 토크 지령 범위, 비상 정지와 기계적 엔드 스톱을 지니며, 이들은 모듈이 아니라 기계의 일부입니다. 액추에이터가 기여하는 것은 한계가 정해진 토크로 지령될 수 있다는 점과, 지령이 제거되었을 때 잠기지 않는다는 점입니다. 이 둘 다 자체 드라이버를 지닌 일체형 액추에이터의 성질이며, 사람이 연결된 상태에서 순응성을 유지해야 하는 관절에 밀폐 모듈이 종종 더 단순한 출발점이 되는 이유입니다.

힘 제어와 그 뒤의 토크 대역

보조 치료는 위치 문제이기 전에 토크 문제입니다. 환자가 움직임을 완수하도록 돕는 관절은 환자가 이미 하고 있는 일에 비례해 토크를 더해야 하며, 그러려면 드라이브가 토크로 지령되고 작은 값에서도 신뢰할 수 있는 재활 로봇 액추에이터가 필요합니다.

토크 제어에는 드라이브가 활용할 수 있는 추정값이 필요하다

토크 모드 지령은 드라이브가 근거로 삼는 출력 토크 추정값만큼만 좋습니다. 그 추정값은 상 전류와 액추에이터가 지닌 위치 피드백으로부터 만들어집니다. 이 그룹의 밀폐 모듈은 모터와 감속단, 드라이버를 하나의 하우징 안에 넣으며, 기록은 공개하는 곳에서 피드백 구성을 밝힙니다. AK10-9 V3.0 KV60과 AK70-9 V3.0 KV60은 둘 다 이중 인코더로 문서화되어 있는데, 이는 위치 루프만이 아니라 토크 루프를 뒷받침하는 구성입니다.

분해능은 회전자가 아니라 관절에서

치료가 요구하는 움직임은 출력에서 작고 모터 측에서 더 크며, 감속비는 둘 사이의 배수입니다. 출력에서 1도의 일부를 분해하도록 요구받는 관절은 모터 측 피드백에 그 일부에 감속비를 곱한 값을 분해하도록 요구하며, 이것이 높은 감속비의 액추에이터가 정밀 제어가 자동으로 더 쉬운 제품이 아닌 이유입니다. 이 그룹의 공개 출력 속도가 이미 그 점을 보여 줍니다. AK80-64 KV80에서 23 rpm으로 48 Nm를 유지하는 바로 그 액추에이터는 그것을 범위의 느린 끝에서 유지하며, 그곳에서 제어 루프는 가장 많은 시간과 가장 적은 신호를 가지고 일합니다.

순응성, 임피던스, 그리고 필요시 지원 모드

임피던스 제어, 어드미턴스 제어, 직렬 탄성 요소는 액추에이터 기록의 항목이 아니라 제어 계층의 성질이며, 그중 어느 것도 모듈만으로 얻어지지 않습니다. 액추에이터가 제공해야 하는 것은 토크 지령을 따를 수 있는 대역폭과, 그 지령을 작게 유지할 수 있게 하는 낮은 마찰입니다. 낮은 토크에서 마찰과 백래시가 지배하는 관절은 소프트웨어로 순응적으로 만들 수 없으며, 이것이 재활 선정에서 감속비와 백래시 수치가 토크 수치만큼 비중을 지니는 실질적 이유입니다.

세션에서의 연속 유지 토크와 피크 토크

액추에이터 라벨의 두 토크 수치는 서로 다른 두 질문에 답하며, 재활 듀티는 그중 하나에 대부분의 시간을 씁니다.

정격 토크는 세션이 소비하는 수치다

정격 토크는 제조사가 연속 운전을 위해 공개하는 가장 큰 수치이며, 유지된 자세나 반복되는 느린 움직임이 소비하는 값입니다. 이 그룹에서 그것은 AK40-10 V3.0 KV170의 1.3 Nm부터 AK80-64 KV80의 48 Nm까지 이르고, 범위의 중간은 8.5 Nm의 AK70-9 V3.0 KV60, 8 Nm의 AK45-36 V3.0 KV80, 6 Nm의 AK80-6 KV100이 차지합니다. 사지를 지지하거나 가동 범위에 걸쳐 중력에 저항하거나 스트레칭에 맞서 자세를 유지하는 관절은 그 기간 내내 정격 열에서 일합니다.

피크 토크는 유지가 아니라 전환을 담당한다

피크 토크는 짧은 이탈이며, 그 뒤의 공개 피크 전류는 같은 기록의 정격 전류보다 몇 배입니다. AK10-9 V3.0 KV60은 정격 10.7 A에 대해 피크 31.9 A를 공개하고, AK70-9 V3.0 KV60은 정격 6.25 A에 대해 피크 23.8 A를 공개하는데, 이는 어떤 권선도 오래 유지할 수 없는 차이입니다. 피크 토크는 재활 움직임이 방향을 바꾸거나, 넘어지기 시작한 사지를 붙잡거나, 근긴장의 갑작스러운 변화를 흡수하는 순간에 속합니다. 그것을 세션 안의 운전점으로 쓰면 관절이 제조사가 연속 운전을 위해 공개하지 않은 정격으로 옮겨 갑니다.

전류는 드라이브와 팩의 크기를 정하는 수치다

일체형 액추에이터는 드라이버를 하우징 안에 담지만, 전류는 여전히 기기가 지닌 팩과 버스로부터 도착해야 하며, 재활 기기는 흔히 휴대 가능합니다. 이 그룹에서 공개된 정격 전류는 AK45-10 V3.0 KV75의 1.9 A부터 AK10-9 V3.0 KV60의 10.7 A까지이며, 여러 관절을 지닌 기기는 그 수치에 동시에 움직이는 축의 수를 곱합니다. 따라서 전류는 관절의 기계적 요구와 기기 전체의 전기 설계를 잇는 다리이며, 그런 이유로 일찍 고정할 가치가 있습니다.

가벼운 관절부터 하중이 실린 관절까지, 재활 관절을 위한 사양 세트

아래 표는 여기서 다룬 아홉 종의 액추에이터를 재활 관절을 결정하는 열에 맞추어 모은 것입니다. 모든 값은 제조사가 해당 액추에이터에 대해 공개한 수치입니다.

감속비, 정격 토크, 피크 토크, 정격 전류, 출력 속도, 무게는 제조사(CubeMars)가 공개한 값입니다. 출력 속도가 두 값을 지니는 경우, 그 값은 순서대로 24 V와 48 V 운전점입니다. 정격 토크는 연속 수치이고 피크 토크는 단시간 값입니다. 각 액추에이터의 권선, 열, 장착 데이터는 제조사 제품 페이지에 있습니다.

감속비 열을 세로로 읽으면 그룹은 아홉 개의 점이 아니라 세 개의 대역으로 나뉩니다. 세 종의 액추에이터가 24 V 버스에서 10:1 이하로 동작하며, AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75, AK60-6 V3.0 KV80으로 모두 정격 4 Nm 미만이고 400 g 미만입니다. 세 종은 48 V에서 9:1로 동작하며, AK70-9 V3.0 KV60, AK10-9 V3.0 KV60, 그리고 같은 버스에서 6:1인 AK80-6 KV100이고, 이들은 정격 6 Nm에서 18 Nm 사이에 있습니다. 마지막 대역은 작은 모터로부터 높은 토크에 도달하기 위해 긴 감속단을 사용하는 두 액추에이터로, 36:1의 AK45-36 V3.0 KV80과 64:1의 AK80-64 KV80이며, 16:1의 AKH70-16 V1.0 KV41이 9:1 그룹 위의 빈자리를 채웁니다. 대신 가로로 읽으면 전류 열이 대역을 다시 구분합니다. 가벼운 10:1 그룹은 토크를 유지하는 데 1.9 A에서 3.8 A 사이가 필요하고, AK80-64 KV80의 48 Nm는 7 A, AK10-9 V3.0 KV60의 18 Nm는 10.7 A가 듭니다.

손과 손목부터 보행 훈련까지, 범위 읽기

아래 네 대역은 재활 기기가 구동할 가능성이 있는 가장 작은 관절부터 걷는 환자를 지탱하는 축까지 이어지며, 각 대역은 숫자가 아니라 듀티로 정의됩니다. 아홉 종 모두 로봇 액추에이터 카테고리에 속하며, 재활 로봇 페이지가 이 응용 분야가 플랫폼에 문서화된 곳입니다.

190 g과 262 g 끝: 손, 손목, 손가락 축

AK40-10 V3.0 KV170은 53 mm의 190 g 몸체에서 정격 1.3 Nm와 피크 4.1 Nm를 공개하고, AK45-10 V3.0 KV75는 같은 53 mm 직경의 262 g에서 정격 2.5 Nm와 피크 7 Nm를 공개합니다. 둘 다 24 V 버스에서 동작하고 둘 다 10:1 단을 사용하며, 둘 다 사지 끝의 관절을 위해 크기가 정해져 있는데, 그곳에서는 환자가 움직임을 통해 나르는 질량이 치료에 직접 청구됩니다. 프레임에 장착하는 대신 착용해야 하는 손가락이나 손목 보조기가 이 둘이 만들어진 사례입니다.

349 g과 380 g 단계: 팔꿈치와 가벼운 발목 관절

AK45-36 V3.0 KV80은 같은 작은 프레임을 택해 그 뒤에 36:1 단을 붙이고, 24 V에서 출력 속도 40 rpm으로 정격 8 Nm와 피크 24 Nm를 공개하는데, 이는 속도를 대가로 질량 등급을 훨씬 뛰어넘는 토크 수치입니다. AK60-6 V3.0 KV80은 같은 외형에서 반대 입장을 취해, 380 g에서 6:1 단을 통해 정격 3 Nm와 피크 9 Nm를 공개하며, 정격 속도는 24 V에서 233 rpm, 48 V에서 490 rpm입니다. 가동 범위를 빠르게 지나가야 하는 팔꿈치 보조와 토크를 천천히 유지해야 하는 발목 관절이 이 둘을 구분하는 두 가지 듀티입니다.

485 g과 540 g 중간: 어깨와 무릎 보조

AK80-6 KV100은 98 mm 직경의 485 g에서 정격 6 Nm와 피크 12 Nm를 공개하며 이 그룹에서 가장 높은 출력 속도인 603 rpm을 지니고, AK70-9 V3.0 KV60은 89 mm의 540 g에서 9:1 단과 문서화된 이중 인코더 구성으로 정격 8.5 Nm와 피크 29.2 Nm를 공개합니다. 둘 다 어깨나 무릎을 치료 범위로 구동할 수 있는 규모에 맞으며, 둘 사이의 선택은 관절이 적당한 토크에서 속도를 필요로 하는지, 적당한 속도에서 토크를 필요로 하는지로 귀결됩니다.

850 g에서 940 g 끝: 보행 훈련과 하중이 실린 관절

AK80-64 KV80은 64:1 단을 사용해 850 g에서 정격 48 Nm와 피크 120 Nm를 공개하고, AKH70-16 V1.0 KV41은 879 g에서 16:1 단과 축을 통과하는 중공축으로 정격 26 Nm와 피크 78 Nm를 공개합니다. AK10-9 V3.0 KV60은 940 g으로 질량 열의 맨 위에 자리하며 정격 18 Nm와 피크 53 Nm, 그리고 문서화된 이중 인코더 구성을 지닙니다. 이들은 서 있는 환자를 지탱하거나 사지 전체를 중력에 맞서 움직이는 축이며, 64:1과 16:1 단이 더 무거운 모터 없이 그것을 가능하게 합니다.

공개된 재활 연구를 뒷받침하는 두 액추에이터

재활 관절은 대개 가리킬 만한 공개 적용 사례가 존재하기 전에 사양이 정해지므로, 문서화된 사례는 자세히 읽을 가치가 있습니다. 그중 하나가 여기 기록에 실려 있습니다. CubeMars가 소개한 Université de Sherbrooke의 근위축 재활 시스템으로, 이 비교의 액추에이터 두 종을 사용해 정밀한 스트레칭 움직임을 만들어 냅니다.

두 유닛은 정격 18 Nm의 AK10-9 V3.0 KV60과 정격 48 Nm의 AK80-64 KV80이며, 이 짝은 위 표의 한 점이 아니라 가장 무거운 두 대역에 대응합니다. 하나의 시스템이 둘을 모두 지니는 이유는 수치에서 읽어 낼 가치가 있습니다. 스트레칭 움직임은 권선이 뜨거워지지 않으면서 관절이 유지할 수 있는 토크를 필요로 하고, 기기와 치료사가 관절을 움직여 지나갈 수 있는 가동 범위를 필요로 합니다. 따라서 하나의 기기 안에서 서로 다른 축이 서로 다른 감속비에 놓일 수 있으며, 9:1 유닛과 64:1 유닛은 서로의 대안이 아니라 보완재입니다. 재활 로봇 액추에이터는 기기 단위가 아니라 축 단위로 선택합니다.

훈련 모드에 액추에이터 맞추기

재활 관절은 치료 모드에 맞추어 사양이 정해지며, 모드마다 액추에이터가 하는 일의 비중과 부하가 변하는 속도가 다릅니다. 재활 로봇용 BLDC 모터 응용에서 모드는 토크 수치보다 나은 출발점인데, 환자와 액추에이터가 부하를 어떻게 나누는지를 고정하기 때문입니다.

수동 및 연속 수동 운동

수동 모드에서는 기기가 사지를 움직이고 환자는 아무것도 기여하지 않으므로, 액추에이터가 부하 전체를 나르고 부하는 움직임의 기하에 따라서만 변합니다. 요구사항은 한 번의 패스 길이만큼 유지되는 토크이며, 그 속도는 움직임이 매끄럽게 읽힐 만큼 낮아야 하고, 이를 결정하는 수치는 액추에이터의 정격 토크와 정격 전류입니다. 수동 움직임만을 위해 만들어진 관절은 이 그룹에서 가장 긴 감속비를 쓸 수 있는데, 듀티의 어느 부분도 속도를 요구하지 않기 때문입니다.

능동 보조 및 필요시 지원

능동 보조 모드에서는 환자가 기여하고 기기가 그 빈틈을 채우며, 빈틈은 반복마다 달라집니다. 이것은 위치 제어가 아니라 토크 제어를 요구하는 모드이며, AK10-9 V3.0 KV60이나 AK70-9 V3.0 KV60의 문서화된 이중 인코더 구성이 관련을 갖는 모드입니다. 토크 루프는 모터 측과 출력을 모두 반영하는 피드백을 필요로 하기 때문입니다. 또한 낮은 마찰과 낮은 백래시가 가장 중요해지는 모드이기도 한데, 보조가 환자 자신의 노력 아래에 머물 만큼 작아야 하기 때문입니다.

저항 및 근력 훈련

저항 모드에서는 기기가 움직임을 만들어 내는 대신 그것에 맞서며, 액추에이터는 프로그래밍 가능한 브레이크로 동작합니다. 부하는 여전히 연속적이며, 환자가 미는 방향으로 가해지므로, 관절이 움직이지 않은 채 권선이 전류를 끌어오는 범위 구간에 관절이 놓입니다. 이 듀티를 규정하는 수치는 정격 속도가 아니라 정격 전류이며, 감속비는 수동 모드와 다른 이유로 중요합니다. 긴 감속단은 작은 모터가 큰 저항 토크를 유지하게 하며, 36:1의 AK45-36 V3.0 KV80과 64:1의 AK80-64 KV80이 그렇게 배치된 제품입니다.

보행 훈련 및 체중 지지

보행 훈련에서 관절은 단일 가동 범위가 아니라 걷기 주기를 따르며, 부하는 관절이 유지하는 지지기와 관절이 움직이는 유각기 사이를 오갑니다. 그 교대가 보행 축이 대개 표의 더 무거운 끝에 놓이는 이유입니다. 유지기에는 정격 수치가 필요하고 유각기에는 케이던스를 따라갈 만큼의 속도가 필요하며, 둘이 함께 선정을 속도를 모두 잃지 않으면서 토크를 사들이는 감속비 쪽으로 밀어붙입니다. 위아래 관절을 배선하기 위해 축을 통과하는 중공축을 지닌 AKH70-16 V1.0 KV41과 피크 53 Nm의 AK10-9 V3.0 KV60이 이 듀티가 흔히 찾는 두 가지 배치입니다.

선정 체크리스트

듀티와 안전 논거

• 어떤 모델 번호를 보기 전에, 관절이 유지해야 하는 연속 토크와 각 유지의 지속 시간을 적어 둡니다.
• 방향 전환 시 움직임이 필요로 하는 피크 토크를 적고, 유지 수치와 분리해 둡니다.
• 관절을 손으로 움직여야 하는지 환자의 밀림 아래에서 양보해야 하는지 정하고, 그 답에 맞추어 감속비를 고정합니다.
• 기계가 부과할 토크 지령 범위와 한계값을 확인합니다. 이들은 액추에이터가 아니라 기기에 속하기 때문입니다.

기구와 환자 인터페이스

• 공개된 질량을 기기가 어떻게 운반되는지에 비추어 확인하고, 말단 질량을 프레임이 아니라 움직임에 청구합니다.
• 공개된 백래시를 치료가 분해해야 하는 가장 작은 움직임에 비추어 확인합니다.
• 토크 수치를 비교하기 전에, 공개된 직경과 길이를 사지가 허용하는 외형에 비추어 확인합니다.
• 도체가 관절을 가로질러야 하는 경우, 축을 통과하는 중공축을 쓸 수 있는지 확인합니다.

통합, 피드백, 드라이브

• 액추에이터에 대해 공개된 피드백 구성을, 그리고 그것이 위치 루프만이 아니라 토크 루프를 뒷받침하는지 확인합니다.
• 유지 토크를 공개 수치로 정격 전류로 환산한 다음, 기기가 동시에 움직이는 축의 수만큼 곱합니다.
• 공개된 출력 속도 열을 사용해, 움직임이 필요로 하는 토크에서 필요로 하는 속도로부터 버스 전압을 고정합니다.
• 기록이 담고 있지 않으므로, 연속 정격의 근거가 되는 열 저항과 장착 조건을 제조사에 문의합니다.

자주 묻는 질문

공식 자료

CubeMars는 자사 사이트에서 AK 제품군을 문서화하며, 이 비교의 각 액추에이터는 전체 사양과 감속단, 장착 도면을 담은 공식 페이지를 지닙니다. 제조사 제품군이 진입점이며, 재활 시스템에 이름이 오른 두 유닛은 개별적으로 문서화되어 있습니다. AK10-9 V3.0 KV60과 AK80-64 KV80입니다. CubeMars 제조사 프로필은 같은 제품군을 ToBMS에 모아 두었으며, 플랫폼 카테고리 전반의 제품 문서는 기술 자료 아래에 모여 있습니다. 제조사는 권선 옵션, 열 정격, 피드백 변형에 대한 진실의 출처로 남고, ToBMS는 발견과 비교 계층을 유지하며, 이 가이드에 사용된 모든 수치는 플랫폼의 제품 기록에 담긴 공개 값입니다.

다음 단계

이 가이드와 가장 가까운 동반 글은 외골격 액추에이터: 260 g에서 1.4 kg까지, CubeMars 준직구동 액추에이터 3종으로, 착용형 기기를 위한 같은 관절 듀티를 읽어 내며, 외골격용 BLDC 모터: 프레임리스 토크 모터 대 일체형 액추에이터는 관절이 맨 스테이터·회전자 키트여야 하는지 밀폐 모듈이어야 하는지에 대한 앞선 결정을 다룹니다. 액추에이터 등급 자체에 대해서는 로봇용 액추에이터: 로봇 관절에 맞는 일체형 액추에이터 선택 방법이 전체 사양 세트를 짚어 나가고, 관절 모듈 선택 가이드: 190 g에서 1.4 kg까지, CubeMars 액추에이터 5종은 같은 범위의 가벼운 끝을 더 자세히 따라갑니다. 이 응용 분야와 나란한 곳으로는 휴머노이드 로봇용 BLDC 모터: 토크와 속도, 크기를 맞추는 방법과 협동로봇 팔용 BLDC 모터에서 무엇을 확인해야 하는가가 인접한 듀티를 다룹니다.

연구가 아니라 후보 추리기를 원한다면 전체 로봇 액추에이터 카테고리에서 시작해, 제품 선정에서 토크와 감속비, 질량으로 후보를 걸러 낸 다음, 제품 비교에서 서로 맞세우면 됩니다. 관절이 밀폐 모듈이 아니라 맨 키트여야 하는 경우에는 프레임리스 토크 모터 카테고리가 범위의 그 끝을 담당하고, 직구동 대안은 준직구동 액추에이터에 있습니다. 재활 로봇 페이지가 이 듀티의 응용 진입점이며, 인접한 관절 모듈, 협동로봇 팔, 휴머노이드 로봇 및 4족 보행 로봇 페이지가 이 액추에이터를 공유하는 응용 분야를 다룹니다.