การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฟื้นฟู

การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับงานหุ่นยนต์ฟื้นฟูพลิกลำดับความสำคัญที่กำหนดการเลือกมอเตอร์โดยทั่วไป การเคลื่อนไหวที่อุปกรณ์บำบัดสร้างขึ้นนั้นช้าเพราะข้อกำหนด ไม่ใช่เพราะข้อจำกัด มันถูกยึดไว้เป็นวินาทีแทนที่จะไปถึงในไม่กี่มิลลิวินาที และถูกทำซ้ำตลอดความยาวของเซสชันการรักษาโดยมีแขนขาของผู้ป่วยติดอยู่ที่เอาต์พุต แอคชูเอเตอร์ที่ข้อต่อจึงถูกตัดสินจากแรงบิดที่ยึดไว้ได้เป็นเวลานาน แรงบิดที่สั่งได้อย่างแม่นยำที่ความเร็วต่ำมาก และผู้ป่วยยังรู้สึกถึงภาระได้มากเพียงใดผ่านชุดเกียร์ คู่มือนี้ไล่ดูคำถามสามข้อนั้นผ่านแอคชูเอเตอร์เก้ารุ่นที่ระบุอยู่ในหมวด แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ ตั้งแต่ AK40-10 V3.0 KV170 น้ำหนัก 190 g ถึง AK10-9 V3.0 KV60 น้ำหนัก 940 g และเทียบกับภาระที่ข้อต่อของ หุ่นยนต์ฟื้นฟู กำหนดจริง

คำตอบสั้น

มอเตอร์ BLDC สำหรับภาระงานหุ่นยนต์ฟื้นฟูถูกเลือกจากตัวเลขสามตัวที่การเลือกเซอร์โวเอนกประสงค์มักไม่เริ่มจากมัน ตัวแรกคือแรงบิดต่อเนื่องที่ข้อต่อ เพราะการเคลื่อนไหวบำบัดยึดแขนขาไว้ต้านแรงโน้มถ่วงครั้งละหลายวินาที และขดลวดต้องทนการยึดนั้นแทนที่จะทนสภาวะชั่วขณะ ตัวที่สองคือแรงบิดที่แอคชูเอเตอร์สั่งได้อย่างแม่นยำที่ความเร็วซึ่งการบำบัดใช้ ซึ่งต่ำกว่าค่าที่ไม่มีโหลดที่เผยแพร่ไว้มาก ตัวที่สามคืออัตราทด เพราะอัตราทดกำหนดทั้งแรงบิดที่ข้อต่อมีสำหรับมอเตอร์ตัวหนึ่ง และภาระที่ไปถึงผู้ป่วยผ่านเอาต์พุตมากเพียงใด จากแอคชูเอเตอร์เก้ารุ่นที่รวบรวมไว้ที่นี่ แรงบิดพิกัดอยู่ในช่วง 1.3 Nm บน AK40-10 V3.0 KV170 ถึง 48 Nm บน AK80-64 KV80 มวลอยู่ในช่วง 190 g ถึง 940 g และอัตราทดครอบคลุม 6:1 ถึง 64:1 การกระจายของอัตราทดนี้ มากกว่าการกระจายของแรงบิด คือสิ่งที่แยกข้อต่อช่วยเหลือแบบเบาออกจากแกนฝึกเดินที่รับภาระ

มอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฟื้นฟูต้องตอบโจทย์อะไร

ภาระที่ข้อต่อฟื้นฟูกำหนดนั้นแคบในด้านความเร็วและยาวในด้านเวลา และมันมาพร้อมกับคนที่ติดอยู่ที่เอาต์พุต สมบัติสามข้อตามมาจากตรงนั้น และเป็นข้อที่แยกมอเตอร์ BLDC สำหรับข้อต่อหุ่นยนต์ฟื้นฟูออกจากมอเตอร์ที่เลือกให้หุ่นยนต์ในคลาสแรงบิดเดียวกัน

การเคลื่อนไหวบำบัดช้าโดยการออกแบบ

การเคลื่อนไหวบำบัดอธิบายด้วยองศาของช่วงการเคลื่อนไหวและวินาทีของระยะเวลา ไม่ใช่ด้วยรอบต่อนาที เข่าหรือข้อศอกที่ถูกขับผ่านช่วงการเคลื่อนไหวในหลายวินาทีคือข้อต่อที่หมุนด้วยอัตราสิบกว่าองศาต่อวินาที และเมื่ออยู่หลังขั้น 9:1 นั่นคือมอเตอร์ที่หมุนเพียงไม่กี่ร้อย rpm ความเร็วไม่มีโหลดที่เผยแพร่ของแอคชูเอเตอร์ในกลุ่มนี้สูงถึง 800 rpm บน AK80-6 KV100 ซึ่งสูงกว่าจุดทำงานใด ๆ ที่การเคลื่อนไหวบำบัดต้องใช้มาก ดังนั้นการเลือกจึงไม่ชนเพดานความเร็ว แต่มันชนปลายตรงข้ามของเส้นโค้งแทน ซึ่งคำถามที่มีประโยชน์คือแอคชูเอเตอร์ส่งแรงบิดที่ความเร็วต่ำได้ราบเรียบเพียงใด และฟีดแบ็กแยกแยะมุมเล็ก ๆ ได้ละเอียดเพียงใด

ภาระคือแขนขาของคน และมันเปลี่ยนไปตลอดการเคลื่อนไหว

ต่างจากข้อต่อหุ่นยนต์ที่แบกน้ำหนักคงที่ ข้อต่อฟื้นฟูแบกแขนขาที่ภาระยังผลเปลี่ยนไปตามเรขาคณิตของการเคลื่อนไหวและตามปริมาณที่ผู้ป่วยช่วย ผู้ป่วยที่ช่วยจะลดแรงบิดที่แอคชูเอเตอร์ต้องจ่าย ส่วนผู้ป่วยที่ต้าน หรือผู้ป่วยที่ความตึงกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นระหว่างการยืด จะเพิ่มแรงบิดนั้นในจังหวะที่คอนโทรลเลอร์ไม่ได้วางแผนไว้ แรงบิดพิกัดที่เผยแพร่จึงเป็นค่าพื้นสำหรับการคำนวณขนาด ไม่ใช่คำอธิบายของกรณีเลวร้าย และแรงบิดสูงสุดที่เผยแพร่คือกำลังสำรองที่ซับความไม่คาดคิด ค่าสองค่านี้มีการกระจายต่างกันในกลุ่มนี้: AK80-6 KV100 เผยแพร่แรงบิดสูงสุด 12 Nm เทียบกับแรงบิดพิกัด 6 Nm ขณะที่ AK10-9 V3.0 KV60 เผยแพร่แรงบิดสูงสุด 53 Nm เทียบกับแรงบิดพิกัด 18 Nm และ AK80-64 KV80 เผยแพร่แรงบิดสูงสุด 120 Nm เทียบกับแรงบิดพิกัด 48 Nm

สามตัวเลขที่แบกข้อกำหนดไว้

เมื่อย่อลงเหลือเพียงไม่กี่ตัวเลข ตัวเลขที่เผยแพร่สามตัวแบกการเลือกในงานฟื้นฟูไว้เกือบทั้งหมด แรงบิดพิกัดคือค่าต่อเนื่อง และเป็นค่าที่ท่ายืนยึดใช้ไป อัตราทดกำหนดทั้งแรงบิดที่ข้อต่อได้รับและความโปร่งใสที่ข้อต่อให้ความรู้สึกกับผู้ป่วย กระแสต่อเนื่องคือค่าไฟฟ้าของสองอย่างนั้น และเป็นตัวกำหนดขนาดไดรฟ์กับชุดแบตเตอรี่ที่เดินทางไปกับอุปกรณ์ สิ่งอื่น ๆ ในสเปก ตั้งแต่เส้นผ่านศูนย์กลางถึงจำนวนขั้ว เป็นข้อจำกัดในการบรรจุสามตัวเลขนั้นลงในตัวเครื่อง

ความเร็วต่ำและแรงบิดยึดสูงในรอบการทำงานของการฟื้นฟู

ความเร็วคือจุดที่การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฟื้นฟูห่างจากงานหุ่นยนต์อื่นมากเป็นพิเศษ และเป็นสิ่งแรกที่ภาระของ หุ่นยนต์ฟื้นฟู กำหนด จุดทำงานไม่เร็ว และแรงบิดที่จุดนั้นถูกยึดไว้นาน ซึ่งทำให้ตัวเลขที่เผยแพร่สองตัวกลายเป็นศูนย์กลางของการเลือก

แรงบิดใช้งานอยู่ที่ปลายล่างของช่วงความเร็ว

คอลัมน์ความเร็วพิกัดในตารางด้านล่างอยู่ในช่วง 23 rpm บนบัส 24 V ของ AK80-64 KV80 ถึง 603 rpm ของ AK80-6 KV100 และข้อต่อบำบัดที่ค่อย ๆ เคลื่อนผ่านช่วงการเคลื่อนไหวจะใช้เวลาต่ำกว่าค่าเหล่านี้ทั้งหมดมาก แอคชูเอเตอร์ความเร็วต่ำในกลุ่มนี้ไม่ใช่การประนีประนอมสำหรับภาระนั้น ความเร็วต่ำคือการออกแบบ ขั้น 36:1 บน AK45-36 V3.0 KV80 หมุนที่เอาต์พุต 40 rpm บนบัส 24 V และขั้น 64:1 บน AK80-64 KV80 หมุน 23 rpm ซึ่งทั้งคู่อยู่ในช่วงที่การเคลื่อนไหวบำบัดครอบคลุมอยู่แล้วโดยไม่ต้องลดรอบเพิ่ม

การยึดแขนขาไว้ต้านแรงโน้มถ่วงคือแรงบิดต่อเนื่อง

ท่าที่ยึดไว้ต้านแรงโน้มถ่วงดึงกระแสอย่างต่อเนื่อง และกระแสคือความร้อน ในอุปกรณ์ฟื้นฟู การยึดไม่ใช่ช่วงคั่นระหว่างการเคลื่อนไหว บนเครื่องเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟต่อเนื่องหรือแท่นยืดแบบอยู่กับที่ มันกินเวลาเป็นสัดส่วนใหญ่ของเซสชัน ตัวเลขที่ควบคุมจึงเป็นแรงบิดพิกัด และวิธีอ่านคือเทียบกับกระแสพิกัดที่เผยแพร่ซึ่งมาคู่กัน AK80-64 KV80 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 48 Nm ที่ 7 A ขณะที่ AK10-9 V3.0 KV60 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 18 Nm ที่ 10.7 A ตัวแรกยึดแรงบิดได้มากกว่าสองเท่าด้วยกระแสที่ต่ำกว่า และเหตุผลอยู่ที่อัตราทดระหว่างกัน ไม่ได้อยู่ที่ตัวมอเตอร์

การทำซ้ำกำหนดภาระทางความร้อน ไม่ใช่ค่าสูงสุด

เซสชันการรักษาทำซ้ำการเคลื่อนไหวเดิมหลายครั้ง และสภาวะทางความร้อนของขดลวดตอนเริ่มการทำซ้ำแต่ละรอบถูกกำหนดโดยรอบก่อนหน้า พิกัดต่อเนื่องคือข้อความเกี่ยวกับความร้อน และถูกกำหนดเทียบกับเงื่อนไขการติดตั้งที่บันทึกของแอคชูเอเตอร์ไม่ได้ระบุไว้ครบ ภายในอุปกรณ์ที่มีปลอกหุ้มของตัวเองและเส้นทางระบายความร้อนของตัวเอง พิกัดนั้นจะเหลืออยู่เท่าใดเป็นคำถามสำหรับผู้ผลิต และควรอยู่ต้นรายการข้อกำหนดเมื่อคาดว่าข้อต่อจะยึดแรงบิดสูงไว้เป็นสัดส่วนใหญ่ของเซสชัน

ทำไมข้อต่อที่ปลอดภัยต้องยังขับย้อนกลับได้ภายใต้ภาระ

ข้อต่อฟื้นฟูใช้เอาต์พุตร่วมกับคน นักกายภาพบำบัดที่นำแขนขาไปด้วยมือ หรือผู้ป่วยที่พยายามเคลื่อนไหวโดยไม่มีตัวช่วย จะออกแรงบิดที่เพลาเดียวกันกับที่แอคชูเอเตอร์ขับ และข้อต่อต้องรับแรงบิดนั้นแทนที่จะต้านมัน ข้อต่อรับได้มากเพียงใดถูกกำหนดโดยขั้นลดรอบ ไม่ใช่โดยมอเตอร์ลำพัง

การขับย้อนกลับได้ถูกกำหนดโดยอัตราทดและขั้นลดรอบ

อัตราทดคูณแรงบิดมอเตอร์ขึ้นเป็นแรงบิดข้อต่อ และหารการเคลื่อนไหวของข้อต่อลงเป็นการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ในสัดส่วนเดียวกัน และมันทำเช่นเดียวกันกับแรงบิดที่คนออกที่เอาต์พุต ขั้นดาวเคราะห์เดี่ยว 64:1 บน AK80-64 KV80 ขับจากฝั่งเอาต์พุตได้ยากกว่าขั้น 6:1 บน AK60-6 V3.0 KV80 หรือ AK80-6 KV100 มาก และความต่างนั้นเป็นเชิงกลไม่ใช่เชิงอิเล็กทรอนิกส์ ข้อต่อที่ต้องถูกขยับด้วยมือ หรือต้องยอมให้เมื่อผู้ป่วยดันสวนเข้ามา คือกรณีที่ต้องใช้มอเตอร์ BLDC ที่ขับย้อนกลับได้ และอัตราทดคือจุดที่ข้อแลกเปลี่ยนระหว่างการคูณแรงบิดกับอิสระนั้นถูกกำหนด

อัตราทดสูงพรากอะไรไป

อัตราทดเดียวกันที่คูณแรงบิดกลับต้านสมบัติอีกสองข้อ มันเพิ่มความฝืดและแบ็คแลชของขั้นลดรอบที่เอาต์พุตต้องเอาชนะก่อนที่ภาระใด ๆ จะถูกส่งผ่าน และมันเปลี่ยนความเฉื่อยยังผลที่ผู้ป่วยรู้สึกที่ข้อต่อ ค่าแบ็คแลชที่เผยแพร่ในกลุ่มนี้อยู่ระหว่าง 0.18° บน AK80-64 KV80 กับ 0.3° บน AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75 และ AK70-9 V3.0 KV60 โดย AK45-36 V3.0 KV80, AKH70-16 V1.0 KV41 และ AK80-6 KV100 เผยแพร่ค่า 0.2° และ 0.22° รวมกัน แบ็คแลชรู้สึกได้ที่ข้อต่อในรูปของช่วงตายตอนเริ่มการกลับทิศทุกครั้ง และในอุปกรณ์ฟื้นฟู ช่วงตายขนาดนั้นมองเห็นได้ในการเคลื่อนไหว ไม่ใช่เพียงวัดได้

แอคชูเอเตอร์อยู่ตรงไหนในเส้นทางสัมผัสผู้ป่วย

ข้อโต้แย้งเรื่องความปลอดภัยไม่ได้จบที่ตัวแอคชูเอเตอร์ อุปกรณ์ที่ยึดแขนขาไว้ยังมีขีดจำกัด ช่วงคำสั่งแรงบิด ปุ่มหยุดฉุกเฉิน และตัวหยุดปลายทางเชิงกล และสิ่งเหล่านั้นเป็นส่วนของเครื่อง ไม่ใช่ของโมดูล สิ่งที่แอคชูเอเตอร์มีให้คือมันสั่งให้จ่ายแรงบิดที่มีขอบเขตได้ และมันไม่ล็อกเมื่อถอนคำสั่ง ทั้งสองข้อเป็นสมบัติของแอคชูเอเตอร์แบบรวมที่มีไดรเวอร์ของตัวเอง และทั้งสองข้อคือเหตุผลที่โมดูลปิดผนึกมักเป็นจุดเริ่มต้นที่ง่ายกว่าสำหรับข้อต่อที่ต้องยืดหยุ่นอยู่ตลอดขณะที่มีคนติดอยู่กับมัน

การควบคุมแรงและช่วงแรงบิดที่รองรับ

การบำบัดแบบช่วยเหลือเป็นปัญหาเรื่องแรงบิดก่อนที่จะเป็นปัญหาเรื่องตำแหน่ง ข้อต่อที่ช่วยผู้ป่วยทำการเคลื่อนไหวให้สำเร็จต้องเพิ่มแรงบิดตามสัดส่วนของสิ่งที่ผู้ป่วยกำลังทำอยู่ และนั่นต้องใช้แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ฟื้นฟูที่ไดรฟ์สั่งงานด้วยแรงบิดได้และเชื่อถือได้ที่ค่าต่ำ

การควบคุมแรงบิดต้องมีค่าประมาณที่ไดรฟ์ใช้ทำงานได้

คำสั่งโหมดแรงบิดจะดีได้เพียงเท่าค่าประมาณแรงบิดเอาต์พุตที่ไดรฟ์ใช้คำนวณ และค่าประมาณนั้นสร้างจากกระแสเฟสและจากฟีดแบ็กตำแหน่งที่แอคชูเอเตอร์มี โมดูลปิดผนึกในกลุ่มนี้บรรจุมอเตอร์ ขั้นลดรอบ และไดรเวอร์ไว้ในตัวเรือนเดียว และบันทึกระบุการจัดวางฟีดแบ็กในกรณีที่เผยแพร่ไว้: AK10-9 V3.0 KV60 และ AK70-9 V3.0 KV60 มีเอกสารระบุว่าใช้เอนโคเดอร์คู่ ซึ่งเป็นการจัดวางที่รองรับลูปแรงบิด ไม่ใช่เพียงลูปตำแหน่ง

ความละเอียดที่ข้อต่อ ไม่ใช่ที่โรเตอร์

การเคลื่อนไหวที่การบำบัดต้องการนั้นเล็กที่เอาต์พุตและใหญ่กว่าที่ฝั่งมอเตอร์ และอัตราทดคือตัวคูณระหว่างสองฝั่ง ข้อต่อที่ถูกขอให้แยกแยะเศษเสี้ยวขององศาที่เอาต์พุตกำลังขอให้ฟีดแบ็กฝั่งมอเตอร์แยกแยะเศษเสี้ยวนั้นคูณด้วยอัตราทด ซึ่งเป็นเหตุผลที่แอคชูเอเตอร์อัตราทดสูงไม่ได้ควบคุมได้ละเอียดง่ายกว่าโดยอัตโนมัติ ความเร็วเอาต์พุตที่เผยแพร่ในกลุ่มนี้แสดงประเด็นนี้อยู่แล้ว: แอคชูเอเตอร์ตัวเดียวกับที่ยึด 48 Nm ที่ 23 rpm บน AK80-64 KV80 กำลังยึดมันไว้ที่ปลายความเร็วต่ำของช่วง ซึ่งลูปควบคุมมีเวลามากกว่าและมีสัญญาณน้อยกว่าให้ทำงานด้วย

โหมดความยืดหยุ่น อิมพีแดนซ์ และช่วยตามต้องการ

การควบคุมอิมพีแดนซ์ การควบคุมแอดมิตแตนซ์ และองค์ประกอบยืดหยุ่นแบบอนุกรมเป็นสมบัติของชั้นควบคุม ไม่ใช่รายการในบันทึกแอคชูเอเตอร์ และไม่มีข้อใดซื้อมาด้วยตัวโมดูลเพียงอย่างเดียว สิ่งที่แอคชูเอเตอร์ต้องมีให้คือแบนด์วิดท์ที่จะตามคำสั่งแรงบิด และความฝืดต่ำที่ทำให้คำสั่งนั้นเล็กได้ ข้อต่อที่ความฝืดและแบ็คแลชครอบงำที่แรงบิดต่ำไม่สามารถทำให้ยืดหยุ่นได้ด้วยซอฟต์แวร์ ซึ่งเป็นเหตุผลเชิงปฏิบัติที่อัตราทดและค่าแบ็คแลชมีน้ำหนักในการเลือกงานฟื้นฟูมากพอ ๆ กับตัวเลขแรงบิด

แรงบิดยึดต่อเนื่องเทียบกับแรงบิดสูงสุดในหนึ่งเซสชัน

ตัวเลขแรงบิดสองตัวบนฉลากแอคชูเอเตอร์ตอบคำถามที่ต่างกันสองข้อ และภาระงานฟื้นฟูใช้เวลาส่วนใหญ่กับหนึ่งในนั้น

แรงบิดพิกัดคือตัวเลขที่เซสชันใช้ไป

แรงบิดพิกัดคือค่าสูงสุดที่ผู้ผลิตเผยแพร่สำหรับการทำงานต่อเนื่อง และเป็นค่าที่ท่ายืนยึดหรือการเคลื่อนไหวช้า ๆ ซ้ำ ๆ ใช้ไป ในกลุ่มนี้มันอยู่ในช่วง 1.3 Nm บน AK40-10 V3.0 KV170 ถึง 48 Nm บน AK80-64 KV80 โดยตรงกลางของช่วงเป็นของ AK70-9 V3.0 KV60 ที่ 8.5 Nm, AK45-36 V3.0 KV80 ที่ 8 Nm และ AK80-6 KV100 ที่ 6 Nm ข้อต่อที่พยุงแขนขา ต้านแรงโน้มถ่วงตลอดช่วงการเคลื่อนไหว หรือยึดตำแหน่งไว้ต้านการยืด กำลังทำงานในคอลัมน์พิกัดตลอดระยะเวลานั้น

แรงบิดสูงสุดรองรับช่วงเปลี่ยนผ่าน ไม่ใช่ช่วงยึด

แรงบิดสูงสุดคือช่วงเบี่ยงเบนสั้น ๆ และกระแสสูงสุดที่เผยแพร่ซึ่งรองรับมันมีค่าเป็นหลายเท่าของกระแสพิกัดในบันทึกเดียวกัน AK10-9 V3.0 KV60 เผยแพร่กระแสสูงสุด 31.9 A เทียบกับกระแสพิกัด 10.7 A และ AK70-9 V3.0 KV60 เผยแพร่กระแสสูงสุด 23.8 A เทียบกับกระแสพิกัด 6.25 A ซึ่งเป็นความต่างที่ไม่มีขดลวดใดทนได้นาน แรงบิดสูงสุดเป็นของจังหวะที่การเคลื่อนไหวฟื้นฟูเปลี่ยนทิศ รับแขนขาที่เริ่มร่วง หรือซับการเปลี่ยนความตึงกล้ามเนื้ออย่างฉับพลัน การใช้มันเป็นจุดทำงานภายในเซสชันจะย้ายข้อต่อไปยังพิกัดที่ผู้ผลิตไม่ได้เผยแพร่ไว้สำหรับการทำงานต่อเนื่อง

กระแสคือตัวเลขที่กำหนดขนาดไดรฟ์และชุดแบตเตอรี่

แอคชูเอเตอร์แบบรวมบรรจุไดรเวอร์ไว้ในตัวเรือน แต่กระแสยังต้องมาจากชุดแบตเตอรี่และบัสที่อุปกรณ์แบกไป และอุปกรณ์ฟื้นฟูมักพกพาได้ กระแสพิกัดที่เผยแพร่ในกลุ่มนี้อยู่ในช่วง 1.9 A บน AK45-10 V3.0 KV75 ถึง 10.7 A บน AK10-9 V3.0 KV60 และอุปกรณ์ที่มีข้อต่อหลายตัวจะคูณตัวเลขนั้นด้วยจำนวนแกนที่มันขับพร้อมกัน กระแสจึงเป็นสะพานระหว่างข้อกำหนดเชิงกลที่ข้อต่อกับงานออกแบบไฟฟ้าของอุปกรณ์ทั้งชุด และด้วยเหตุนี้จึงควรกำหนดไว้ตั้งแต่เนิ่น ๆ

ชุดข้อกำหนดสำหรับข้อต่อฟื้นฟู จากเบาถึงรับภาระ

ตารางด้านล่างรวบรวมแอคชูเอเตอร์เก้ารุ่นที่กล่าวถึงในที่นี้ไว้ในคอลัมน์ที่ใช้ตัดสินข้อต่อฟื้นฟู ทุกค่าเป็นตัวเลขที่ผู้ผลิตเผยแพร่สำหรับแอคชูเอเตอร์รุ่นนั้น

อัตราทด แรงบิดพิกัด แรงบิดสูงสุด กระแสพิกัด ความเร็วเอาต์พุต และน้ำหนัก ตามที่ผู้ผลิต (CubeMars) เผยแพร่ ในกรณีที่ความเร็วเอาต์พุตมีสองค่า ค่าเหล่านั้นคือจุดทำงาน 24 V และ 48 V ตามลำดับนั้น แรงบิดพิกัดคือค่าต่อเนื่อง และแรงบิดสูงสุดคือค่าช่วงสั้น ข้อมูลขดลวด ความร้อน และการติดตั้งของแอคชูเอเตอร์แต่ละรุ่นอยู่ในหน้าผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิต

อ่านลงมาตามคอลัมน์อัตราทด แล้วกลุ่มนี้จะแบ่งเป็นสามช่วงแทนที่จะเป็นเก้าจุด แอคชูเอเตอร์สามรุ่นทำงานที่ 10:1 หรือต่ำกว่าบนบัส 24 V คือ AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75 และ AK60-6 V3.0 KV80 ซึ่งทั้งหมดต่ำกว่า 4 Nm พิกัดและเบากว่า 400 g สามรุ่นทำงานที่ 9:1 บน 48 V คือ AK70-9 V3.0 KV60, AK10-9 V3.0 KV60 และ AK80-6 KV100 ที่ 6:1 บนบัสเดียวกัน และรุ่นเหล่านั้นอยู่ระหว่าง 6 Nm ถึง 18 Nm พิกัด ช่วงสุดท้ายคือแอคชูเอเตอร์สองรุ่นที่ใช้ขั้นลดรอบยาวเพื่อไปให้ถึงแรงบิดสูงจากมอเตอร์ขนาดเล็ก คือ AK45-36 V3.0 KV80 ที่ 36:1 และ AK80-64 KV80 ที่ 64:1 โดยมี AKH70-16 V1.0 KV41 ที่ 16:1 เติมช่องว่างเหนือกลุ่ม 9:1 อ่านขวางแทน แล้วคอลัมน์กระแสก็แยกช่วงเหล่านี้อีกครั้ง: กลุ่ม 10:1 แบบเบาใช้กระแสระหว่าง 1.9 A ถึง 3.8 A เพื่อยึดแรงบิดของมัน ขณะที่ 48 Nm ของ AK80-64 KV80 ใช้ 7 A และ 18 Nm ของ AK10-9 V3.0 KV60 ใช้ 10.7 A

อ่านช่วงตั้งแต่มือและข้อมือถึงการฝึกเดิน

สี่ช่วงด้านล่างไล่จากข้อต่อขนาดเล็กที่อุปกรณ์ฟื้นฟูน่าจะต้องขับ ไปจนถึงแกนที่แบกผู้ป่วยที่กำลังเดิน และแต่ละช่วงถูกนิยามด้วยภาระงาน ไม่ใช่ด้วยตัวเลข ทั้งเก้ารุ่นอยู่ในหมวด แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ และหน้า หุ่นยนต์ฟื้นฟู เป็นที่ที่งานประยุกต์นี้ถูกบันทึกไว้บนแพลตฟอร์ม

ปลาย 190 g และ 262 g: แกนมือ ข้อมือ และนิ้ว

AK40-10 V3.0 KV170 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 1.3 Nm และแรงบิดสูงสุด 4.1 Nm จากตัวเรือน 190 g ที่ 53 mm และ AK45-10 V3.0 KV75 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 2.5 Nm และแรงบิดสูงสุด 7 Nm จาก 262 g ที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 53 mm เท่ากัน ทั้งคู่ทำงานบนบัส 24 V และทั้งคู่ใช้ขั้น 10:1 และทั้งคู่ถูกกำหนดขนาดสำหรับข้อต่อที่ปลายสุดของแขนขา ซึ่งมวลที่ผู้ป่วยต้องแบกผ่านการเคลื่อนไหวถูกคิดบวกเข้ากับการบำบัดโดยตรง เฝือกนิ้วหรือข้อมือที่ต้องสวมใส่แทนที่จะติดตั้งบนโครง คือกรณีที่สองรุ่นนี้ถูกสร้างมาเพื่อ

ขั้น 349 g และ 380 g: ข้อศอกและข้อเท้าเบา

AK45-36 V3.0 KV80 ใช้โครงขนาดเล็กเดียวกันและวางขั้น 36:1 ไว้ด้านหลัง เผยแพร่แรงบิดพิกัด 8 Nm และแรงบิดสูงสุด 24 Nm ที่ความเร็วเอาต์พุตเพียง 40 rpm บน 24 V ซึ่งเป็นตัวเลขแรงบิดที่สูงกว่าคลาสมวลของมันมากโดยแลกกับความเร็ว AK60-6 V3.0 KV80 ยืนตำแหน่งตรงข้ามในกรอบขนาดเดียวกัน เผยแพร่แรงบิดพิกัด 3 Nm และแรงบิดสูงสุด 9 Nm ผ่านขั้น 6:1 ที่ 380 g ด้วยความเร็วพิกัด 233 rpm บน 24 V และ 490 rpm บน 48 V ตัวช่วยข้อศอกที่ต้องเคลื่อนไหวเร็วผ่านช่วงการเคลื่อนไหว และข้อเท้าที่ต้องยึดแรงบิดอย่างช้า ๆ คือภาระสองแบบที่แยกสองรุ่นนี้ออกจากกัน

ตรงกลาง 485 g และ 540 g: การช่วยไหล่และเข่า

AK80-6 KV100 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 6 Nm และแรงบิดสูงสุด 12 Nm จาก 485 g ที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 98 mm ด้วยความเร็วเอาต์พุตที่สูงกว่าทุกรุ่นในกลุ่มนี้ที่ 603 rpm และ AK70-9 V3.0 KV60 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 8.5 Nm และแรงบิดสูงสุด 29.2 Nm จาก 540 g ที่ 89 mm ด้วยขั้น 9:1 และการจัดวางเอนโคเดอร์คู่ที่มีเอกสารระบุ ทั้งคู่อยู่ในระดับที่ไหล่หรือเข่าสามารถถูกขับผ่านช่วงการบำบัดได้ และการเลือกระหว่างสองรุ่นขึ้นอยู่กับว่าข้อต่อต้องการความเร็วที่แรงบิดปานกลาง หรือต้องการแรงบิดที่ความเร็วปานกลาง

ปลาย 850 g ถึง 940 g: การฝึกเดินและข้อต่อที่รับภาระ

AK80-64 KV80 ใช้ขั้น 64:1 เพื่อเผยแพร่แรงบิดพิกัด 48 Nm และแรงบิดสูงสุด 120 Nm จาก 850 g และ AKH70-16 V1.0 KV41 เผยแพร่แรงบิดพิกัด 26 Nm และแรงบิดสูงสุด 78 Nm จาก 879 g ด้วยขั้น 16:1 และเพลากลวงทะลุแกน AK10-9 V3.0 KV60 อยู่บนยอดของคอลัมน์มวลที่ 940 g ด้วยแรงบิดพิกัด 18 Nm และแรงบิดสูงสุด 53 Nm และการจัดวางเอนโคเดอร์คู่ที่มีเอกสารระบุ นี่คือแกนที่แบกผู้ป่วยที่ยืนอยู่หรือขยับแขนขาทั้งท่อนต้านแรงโน้มถ่วง และขั้น 64:1 กับ 16:1 คือสิ่งที่ทำให้เรื่องนั้นเป็นไปได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์ที่หนักกว่า

แอคชูเอเตอร์สองรุ่นเบื้องหลังงานวิจัยฟื้นฟูที่เผยแพร่

ข้อต่อฟื้นฟูมักถูกกำหนดสเปกก่อนที่จะมีการติดตั้งจริงที่เผยแพร่ให้อ้างถึง ซึ่งทำให้กรณีที่มีเอกสารบันทึกไว้น่าอ่านอย่างใกล้ชิด กรณีหนึ่งถูกบันทึกไว้ที่นี่: ระบบฟื้นฟูกล้ามเนื้อลีบจาก Université de Sherbrooke ที่ CubeMars นำเสนอ ซึ่งใช้แอคชูเอเตอร์สองรุ่นในการเปรียบเทียบนี้สร้างการเคลื่อนไหวแบบยืดที่แม่นยำ

สองหน่วยนี้คือ AK10-9 V3.0 KV60 ที่แรงบิดพิกัด 18 Nm และ AK80-64 KV80 ที่แรงบิดพิกัด 48 Nm และคู่นี้ตรงกับสองช่วงที่หนักกว่าของตารางด้านบน ไม่ใช่กับจุดเดียวในนั้น เหตุผลที่ระบบเดียวแบกทั้งสองรุ่นคุ้มค่าที่จะอ่านออกมาจากตัวเลข: การเคลื่อนไหวแบบยืดต้องใช้แรงบิดที่ข้อต่อยึดไว้ได้โดยขดลวดไม่ร้อน และต้องใช้ช่วงการเคลื่อนไหวที่ข้อต่อถูกขยับผ่านได้ทั้งโดยอุปกรณ์และโดยนักกายภาพบำบัด ภายในเครื่องเดียว แกนที่ต่างกันจึงลงเอยที่อัตราทดที่ต่างกันได้ และหน่วย 9:1 กับหน่วย 64:1 ไม่ใช่ทางเลือกแทนกันแต่เป็นส่วนเติมเต็มกัน: แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ฟื้นฟูถูกเลือกเป็นรายแกน ไม่ใช่เป็นรายอุปกรณ์

จับคู่แอคชูเอเตอร์กับโหมดการฝึก

ข้อต่อฟื้นฟูถูกกำหนดสเปกเทียบกับโหมดของการบำบัด และแต่ละโหมดต่างกันที่ปริมาณงานที่แอคชูเอเตอร์ทำและความเร็วที่ภาระเปลี่ยน สำหรับงานประยุกต์มอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฟื้นฟู โหมดเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีกว่าตัวเลขแรงบิด เพราะมันกำหนดว่าผู้ป่วยและแอคชูเอเตอร์แบ่งภาระกันอย่างไร

พาสซีฟและการเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟต่อเนื่อง

ในโหมดพาสซีฟ อุปกรณ์ขยับแขนขาและผู้ป่วยไม่ได้ช่วยอะไร แอคชูเอเตอร์จึงแบกภาระทั้งหมด และภาระเปลี่ยนไปตามเรขาคณิตของการเคลื่อนไหวเพียงอย่างเดียว ข้อกำหนดคือแรงบิดที่ยึดไว้ตลอดความยาวของรอบการเคลื่อนผ่าน ที่ความเร็วต่ำพอให้การเคลื่อนไหวดูราบเรียบ และตัวเลขที่ตัดสินคือแรงบิดพิกัดและกระแสพิกัดของแอคชูเอเตอร์ ข้อต่อที่สร้างขึ้นเพื่อการเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟอย่างเดียวสามารถใช้อัตราทดที่ยาวกว่าทุกรุ่นในกลุ่มได้ เพราะไม่มีสิ่งใดในภาระงานที่เรียกร้องความเร็ว

แอกทีฟแบบช่วย และช่วยตามต้องการ

ในโหมดแอกทีฟแบบช่วย ผู้ป่วยช่วยออกแรงและอุปกรณ์เติมส่วนที่ขาด และส่วนที่ขาดเปลี่ยนไปในแต่ละรอบการทำซ้ำ นี่คือโหมดที่เรียกร้องการควบคุมแรงบิดแทนการควบคุมตำแหน่ง และเป็นโหมดที่การจัดวางเอนโคเดอร์คู่ที่มีเอกสารระบุบน AK10-9 V3.0 KV60 หรือ AK70-9 V3.0 KV60 เริ่มเกี่ยวข้อง เพราะลูปแรงบิดต้องใช้ฟีดแบ็กที่สะท้อนทั้งฝั่งมอเตอร์และเอาต์พุต มันยังเป็นโหมดที่ความฝืดต่ำและแบ็คแลชต่ำสำคัญมากกว่าโหมดอื่น เนื่องจากการช่วยต้องเล็กพอที่จะอยู่ใต้แรงที่ผู้ป่วยออกเอง

การต้านทานและการฝึกความแข็งแรง

ในโหมดต้านทาน อุปกรณ์ต้านการเคลื่อนไหวแทนที่จะสร้างมันขึ้นมา และแอคชูเอเตอร์ทำงานเป็นเบรกที่ตั้งโปรแกรมได้ ภาระยังต่อเนื่อง และถูกใช้ในทิศที่ผู้ป่วยผลัก ซึ่งวางข้อต่อไว้ในส่วนของช่วงที่ขดลวดดึงกระแสโดยที่ข้อต่อไม่เคลื่อนที่ กระแสพิกัดไม่ใช่ความเร็วพิกัดคือตัวเลขที่จำกัดภาระนี้ และอัตราทดสำคัญด้วยเหตุผลที่ต่างจากโหมดพาสซีฟ: ขั้นลดรอบยาวช่วยให้มอเตอร์เล็กยึดแรงบิดต้านทานก้อนใหญ่ไว้ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ AK45-36 V3.0 KV80 ที่ 36:1 และ AK80-64 KV80 ที่ 64:1 ถูกจัดวางมาให้ทำ

การฝึกเดินและการพยุงน้ำหนักตัว

ในการฝึกเดิน ข้อต่อตามรอบการเดินแทนที่จะเป็นช่วงการเคลื่อนไหวเดียว และภาระสลับระหว่างช่วงยืนรับน้ำหนักที่ข้อต่อยึดไว้ กับช่วงเหวี่ยงขาที่มันเคลื่อนที่ การสลับนี้คือเหตุผลที่แกนฝึกเดินมักลงเอยที่ปลายที่หนักกว่าของตาราง: ช่วงยึดต้องใช้ค่าพิกัด และช่วงเหวี่ยงต้องใช้ความเร็วพอที่จะตามจังหวะก้าว และสองอย่างรวมกันดันการเลือกไปทางอัตราทดที่ซื้อแรงบิดโดยไม่สูญเสียความเร็วทั้งหมด AKH70-16 V1.0 KV41 ที่มีเพลากลวงทะลุแกนสำหรับเดินสายไฟของข้อต่อด้านบนและด้านล่างของมัน และ AK10-9 V3.0 KV60 ที่แรงบิดสูงสุด 53 Nm คือสองการจัดวางที่ภาระนี้มักเลือกใช้

รายการตรวจสอบการเลือก

ภาระงานและข้อโต้แย้งด้านความปลอดภัย

• เขียนแรงบิดต่อเนื่องที่ข้อต่อต้องยึดไว้และระยะเวลาของการยึดแต่ละครั้ง ก่อนที่จะดูหมายเลขรุ่นใด ๆ
• เขียนแรงบิดสูงสุดที่การเคลื่อนไหวต้องการตอนเปลี่ยนทิศ และแยกมันออกจากค่าที่ใช้ยึด
• ตัดสินว่าข้อต่อต้องถูกขยับด้วยมือหรือต้องยอมให้ภายใต้แรงดันของผู้ป่วย และกำหนดอัตราทดให้สอดคล้องกับคำตอบนั้น
• ยืนยันช่วงคำสั่งแรงบิดและขีดจำกัดที่เครื่องจะกำหนด เพราะสิ่งเหล่านั้นเป็นของอุปกรณ์ ไม่ใช่ของแอคชูเอเตอร์

กลไกและอินเทอร์เฟซผู้ป่วย

• ตรวจสอบมวลที่เผยแพร่กับวิธีที่อุปกรณ์ถูกพกพา และคิดมวลปลายทางเข้ากับการเคลื่อนไหว ไม่ใช่กับโครง
• ตรวจสอบแบ็คแลชที่เผยแพร่กับการเคลื่อนไหวขนาดเล็กที่การบำบัดต้องแยกแยะ
• ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวที่เผยแพร่กับพื้นที่ที่แขนขาเปิดให้ ก่อนเปรียบเทียบตัวเลขแรงบิด
• ในกรณีที่ตัวนำต้องพาดผ่านข้อต่อ ให้ตรวจสอบว่ามีเพลากลวงทะลุแกนให้ใช้หรือไม่

การผสานรวม ฟีดแบ็ก และไดรฟ์

• ยืนยันการจัดวางฟีดแบ็กที่เผยแพร่สำหรับแอคชูเอเตอร์ และดูว่ารองรับลูปแรงบิด ไม่ใช่เพียงลูปตำแหน่งหรือไม่
• แปลงแรงบิดยึดเป็นกระแสพิกัดด้วยค่าที่เผยแพร่ แล้วคูณมันด้วยจำนวนแกนที่อุปกรณ์ขับพร้อมกัน
• กำหนดแรงดันบัสจากความเร็วที่การเคลื่อนไหวต้องการที่แรงบิดที่ต้องการ โดยใช้คอลัมน์ความเร็วเอาต์พุตที่เผยแพร่
• สอบถามผู้ผลิตถึงความต้านทานความร้อนและเงื่อนไขการติดตั้งเบื้องหลังพิกัดต่อเนื่อง เพราะบันทึกไม่ได้ระบุไว้

คำถามที่พบบ่อย

แหล่งข้อมูลอย่างเป็นทางการ

CubeMars บันทึกช่วง AK ไว้บนเว็บไซต์ของตัวเอง และแอคชูเอเตอร์แต่ละรุ่นในการเปรียบเทียบนี้มีหน้าอย่างเป็นทางการที่บรรจุสเปกเต็ม ขั้นลดรอบ และแบบติดตั้ง ช่วงผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิต คือจุดเข้า และสองหน่วยที่ระบุชื่อในระบบฟื้นฟูมีเอกสารแยกรายรุ่น: AK10-9 V3.0 KV60 และ AK80-64 KV80 โปรไฟล์ผู้ผลิต CubeMars รวบรวมช่วงเดียวกันไว้บน ToBMS และเอกสารผลิตภัณฑ์ทั่วหมวดต่าง ๆ ของแพลตฟอร์มถูกรวมไว้ใต้ แหล่งข้อมูล ผู้ผลิตยังเป็นแหล่งความจริงสำหรับตัวเลือกขดลวด พิกัดความร้อน และฟีดแบ็กแบบต่าง ๆ ส่วน ToBMS ดูแลชั้นการค้นพบและการเปรียบเทียบ และทุกตัวเลขที่ใช้ในคู่มือนี้เป็นค่าที่เผยแพร่ซึ่งเก็บไว้ในบันทึกผลิตภัณฑ์ของแพลตฟอร์ม

ไปต่อที่ไหน

คู่มือที่ใกล้เคียงกับบทความนี้มากคือ แอคชูเอเตอร์โครงกระดูกภายนอก: แอคชูเอเตอร์ QDD CubeMars สามรุ่นตั้งแต่ 260 g ถึง 1.4 kg ซึ่งอ่านภาระข้อต่อแบบเดียวกันสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ และ มอเตอร์ BLDC สำหรับโครงกระดูกภายนอก: มอเตอร์แรงบิดไร้เฟรม vs แอคชูเอเตอร์แบบผสานรวม รับช่วงการตัดสินใจก่อนหน้าว่าข้อต่อควรเป็นชุดสเตเตอร์และโรเตอร์เปลือยหรือโมดูลปิดผนึก สำหรับคลาสแอคชูเอเตอร์เอง แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์: วิธีเลือกแอคชูเอเตอร์แบบรวมสำหรับข้อต่อหุ่นยนต์ ไล่ดูชุดสเปกเต็ม และ วิธีเลือกโมดูลข้อต่อ: แอคชูเอเตอร์ CubeMars ห้ารุ่นตั้งแต่ 190 g ถึง 1.4 kg ติดตามปลายเบาของช่วงเดียวกันอย่างละเอียดขึ้น ในส่วนที่งานประยุกต์อยู่ข้าง ๆ งานนี้ มอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์: วิธีจับคู่แรงบิด ความเร็ว และขนาด และ สิ่งที่ต้องมองหาในมอเตอร์ BLDC สำหรับแขนหุ่นยนต์ร่วมงาน ครอบคลุมภาระที่ใกล้เคียงกัน

ถ้าต้องการคัดรายชื่อสั้นแทนการค้นคว้า เริ่มจากหมวด แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ ทั้งหมด กรองตัวเลือกตามแรงบิด อัตราทด และมวลใน การเลือก แล้วนำมาเทียบกันใน เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ ในกรณีที่ข้อต่อต้องเป็นชุดเปลือยแทนโมดูลปิดผนึก หมวด มอเตอร์แรงบิดไร้เฟรม ครอบคลุมปลายด้านนั้นของช่วง และทางเลือกแบบขับตรงอยู่ใน แอคชูเอเตอร์ QDD หน้า หุ่นยนต์ฟื้นฟู เป็นจุดเข้าของงานประยุกต์สำหรับภาระนี้ และหน้าใกล้เคียงอย่าง โมดูลข้อต่อ, แขนหุ่นยนต์ร่วมงาน, หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ และ หุ่นยนต์สี่ขา ครอบคลุมงานประยุกต์ที่ใช้แอคชูเอเตอร์เหล่านี้ร่วมกัน