Chọn động cơ BLDC cho robot phục hồi chức năng

Việc chọn động cơ BLDC cho công việc của robot phục hồi chức năng đảo ngược những ưu tiên vốn định hình phần lớn các lựa chọn động cơ. Chuyển động mà một thiết bị trị liệu tạo ra là chậm theo đặc tính thiết kế chứ không phải do hạn chế, nó được giữ trong vài giây chứ không đạt tới trong vài mili giây, và nó được lặp lại suốt chiều dài một buổi trị liệu với một chi của bệnh nhân gắn vào đầu ra. Vì vậy bộ truyền động tại khớp được đánh giá theo mô-men mà nó có thể giữ trong thời gian dài, mô-men mà nó có thể điều khiển chính xác ở tốc độ rất thấp, và mức tải mà bệnh nhân vẫn có thể cảm nhận qua hệ bánh răng. Hướng dẫn này đọc ba câu hỏi đó qua chín bộ truyền động hiện có trong nhóm Bộ truyền động robot, từ AK40-10 V3.0 KV170 nặng 190 g đến AK10-9 V3.0 KV60 nặng 940 g, và đặt chúng đối chiếu với nhiệm vụ mà một khớp Robot phục hồi chức năng thực sự đặt ra.

Trả lời nhanh

Một động cơ BLDC cho nhiệm vụ của robot phục hồi chức năng được chọn dựa trên ba con số mà một lựa chọn servo đa dụng sẽ không đặt lên trước. Thứ nhất là mô-men liên tục tại khớp, bởi một chuyển động trị liệu giữ một chi chống lại trọng lực trong từng khoảng vài giây và cuộn dây phải chịu được pha giữ chứ không phải pha quá độ. Thứ hai là mô-men mà bộ truyền động có thể điều khiển chính xác ở những tốc độ mà trị liệu sử dụng, vốn nằm thấp hơn nhiều so với con số không tải đã công bố. Thứ ba là tỷ số giảm tốc, bởi tỷ số này quyết định cả mô-men mà khớp có được với một động cơ cho trước lẫn mức tải truyền tới bệnh nhân qua đầu ra. Trong chín bộ truyền động được tập hợp ở đây, mô-men định mức chạy từ 1.3 Nm ở AK40-10 V3.0 KV170 đến 48 Nm ở AK80-64 KV80, khối lượng chạy từ 190 g đến 940 g, và tỷ số giảm tốc trải từ 6:1 đến 64:1. Chính độ trải rộng của tỷ số, hơn là độ trải rộng của mô-men, là thứ phân tách một khớp hỗ trợ nhẹ với một trục tập dáng đi chịu tải.

Điều mà một động cơ BLDC cho robot phục hồi chức năng phải đáp ứng

Nhiệm vụ mà một khớp phục hồi chức năng đặt ra là hẹp về tốc độ và dài về thời gian, và nó đến cùng với một người gắn vào đầu ra. Ba đặc tính suy ra từ đó, và chúng là những đặc tính phân tách một động cơ BLDC cho khớp robot phục hồi chức năng khỏi một động cơ được chọn cho một robot trong cùng hạng mô-men.

Chuyển động trị liệu chậm theo thiết kế

Một chuyển động trị liệu được mô tả bằng độ của biên độ và giây của thời lượng, chứ không bằng số vòng trên phút. Một khớp gối hay khuỷu tay được dẫn động hết biên độ trong vài giây là một khớp quay ở mức vài chục độ mỗi giây, và phía sau một tầng 9:1 thì đó là một động cơ quay ở vài trăm rpm. Tốc độ không tải đã công bố của các bộ truyền động trong nhóm này đạt 800 rpm ở AK80-6 KV100, cao hơn nhiều so với bất kỳ điểm làm việc nào mà một chuyển động trị liệu đòi hỏi, nên lựa chọn không vấp phải giới hạn tốc độ. Thay vào đó nó vấp phải đầu đối diện của đường cong, nơi những câu hỏi hữu ích là bộ truyền động phân phối mô-men ở tốc độ thấp đều đến mức nào và phản hồi phân giải một góc nhỏ tinh đến mức nào.

Tải là một chi của con người, và nó thay đổi trong suốt chuyển động

Khác với một khớp robot mang tải trọng cố định, một khớp phục hồi chức năng mang một chi mà tải hiệu dụng thay đổi theo hình học của chuyển động và theo mức mà bệnh nhân đóng góp. Một bệnh nhân hỗ trợ sẽ làm giảm mô-men mà bộ truyền động phải cung cấp; một bệnh nhân kháng lại, hoặc có trương lực cơ tăng lên trong lúc kéo giãn, sẽ làm tăng nó vào một thời điểm mà bộ điều khiển chưa tính trước. Vì vậy mô-men định mức đã công bố là một mức sàn cho phép tính định cỡ chứ không phải một mô tả của trường hợp xấu nhất, và mô-men đỉnh đã công bố là phần dự trữ hấp thụ điều bất ngờ. Hai con số này mang độ trải rộng khác nhau trong nhóm: AK80-6 KV100 công bố 12 Nm đỉnh so với 6 Nm định mức, trong khi AK10-9 V3.0 KV60 công bố 53 Nm đỉnh so với 18 Nm định mức và AK80-64 KV80 công bố 120 Nm đỉnh so với 48 Nm định mức.

Ba con số mang yêu cầu

Thu gọn về tập nhỏ nhất, ba con số đã công bố mang phần lớn một lựa chọn phục hồi chức năng. Mô-men định mức là con số liên tục, và nó là con số mà một tư thế giữ tiêu tốn. Tỷ số giảm tốc đặt ra cả mô-men mà khớp nhận lấy lẫn mức độ trong suốt mà khớp tạo cảm giác cho bệnh nhân. Dòng điện liên tục là hóa đơn điện cho cả hai, và nó định cỡ driver cùng pack đi kèm thiết bị. Mọi thứ còn lại trong thông số kỹ thuật, từ đường kính đến số cực, chỉ là một ràng buộc khi lắp ba con số đó vào cỗ máy.

Tốc độ thấp và mô-men giữ cao trong chu kỳ làm việc phục hồi chức năng

Tốc độ là nơi mà lựa chọn động cơ BLDC cho robot phục hồi chức năng khác xa nhất so với mọi ứng dụng robot khác, và nó là điều đầu tiên mà nhiệm vụ Robot phục hồi chức năng ấn định. Điểm làm việc không nhanh, và mô-men tại điểm đó được giữ trong thời gian dài, điều này biến hai con số đã công bố thành tâm điểm của lựa chọn.

Mô-men làm việc nằm ở đáy dải tốc độ

Cột tốc độ định mức của bảng dưới đây chạy từ 23 rpm trên bus 24 V ở AK80-64 KV80 đến 603 rpm ở AK80-6 KV100, và một khớp trị liệu bò qua một biên độ chuyển động dành thời gian của nó thấp hơn hẳn tất cả các mức đó. Những bộ truyền động tốc độ thấp trong nhóm này không phải là một thỏa hiệp cho nhiệm vụ đó; tốc độ thấp chính là thiết kế. Một tầng 36:1 trên AK45-36 V3.0 KV80 quay 40 rpm ở đầu ra trên bus 24 V, và một tầng 64:1 trên AK80-64 KV80 quay 23 rpm, cả hai đều nằm trong biên độ mà một chuyển động trị liệu bao phủ mà không cần giảm tốc thêm.

Giữ một chi chống lại trọng lực là mô-men liên tục

Một tư thế giữ chống lại trọng lực hút dòng điện liên tục, và dòng điện là nhiệt. Trong một thiết bị phục hồi chức năng, việc giữ không phải là một quãng nghỉ giữa các chuyển động; trên một máy chuyển động thụ động liên tục hay một giàn kéo giãn tĩnh, nó là phần lớn của buổi trị liệu. Vì vậy con số chi phối là mô-men định mức, và cách đọc nó là đối chiếu với dòng điện định mức đã công bố đi kèm. AK80-64 KV80 công bố 48 Nm định mức ở 7 A, trong khi AK10-9 V3.0 KV60 công bố 18 Nm định mức ở 10.7 A. Bộ thứ nhất giữ mô-men lớn hơn hai lần với dòng điện thấp hơn, và lý do nằm ở tỷ số giữa chúng chứ không nằm ở các động cơ.

Sự lặp lại đặt ra nhiệm vụ nhiệt, chứ không phải đỉnh

Một buổi trị liệu lặp lại cùng một chuyển động nhiều lần, và trạng thái nhiệt của cuộn dây ở đầu mỗi lần lặp được ấn định bởi lần trước đó. Một định mức liên tục là một phát biểu về nhiệt, và nó được đưa ra dựa trên một điều kiện gắn kết mà hồ sơ bộ truyền động không mang đầy đủ. Bên trong một thiết bị có vỏ riêng và đường thoát nhiệt riêng, mức nào của định mức đó còn giữ được là câu hỏi dành cho nhà sản xuất, và nó thuộc về phần đầu của danh sách yêu cầu khi một khớp được kỳ vọng giữ mô-men cao trong phần lớn buổi trị liệu.

Vì sao một khớp an toàn phải giữ khả năng dẫn động ngược dưới tải

Một khớp phục hồi chức năng chia sẻ đầu ra của nó với một người. Một chuyên viên trị liệu dẫn dắt một chi bằng tay, hoặc một bệnh nhân thử thực hiện chuyển động mà không có hỗ trợ, tác dụng mô-men lên chính trục mà bộ truyền động dẫn động, và khớp phải chấp nhận mô-men đó thay vì chống lại nó. Mức độ mà nó làm được điều đó được ấn định bởi tầng giảm tốc, chứ không phải bởi riêng động cơ.

Khả năng dẫn động ngược được ấn định bởi tỷ số và tầng giảm tốc

Tỷ số giảm tốc nhân mô-men động cơ lên thành mô-men khớp và chia chuyển động của khớp xuống thành chuyển động của động cơ theo cùng một tỷ lệ, và nó làm điều tương tự với mô-men mà một người tác dụng ở đầu ra. Một tầng hành tinh đơn 64:1 trên AK80-64 KV80 khó dẫn động từ đầu ra hơn hẳn tầng 6:1 trên AK60-6 V3.0 KV80 hay AK80-6 KV100, và khác biệt này là cơ khí chứ không phải điện tử. Một khớp phải được di chuyển bằng tay, hoặc phải nhường khi một bệnh nhân đẩy ngược lại, chính là trường hợp cần đến một động cơ BLDC có khả năng dẫn động ngược, và tỷ số là nơi diễn ra sự đánh đổi giữa việc nhân mô-men và sự tự do đó.

Điều mà một tỷ số giảm tốc cao lấy đi

Cùng tỷ số nhân mô-men đó lại chống lại hai đặc tính khác. Nó làm tăng ma sát và độ rơ của tầng mà đầu ra phải vượt qua trước khi bất kỳ tải nào được truyền đi, và nó thay đổi quán tính hiệu dụng mà bệnh nhân cảm nhận tại khớp. Các con số độ rơ đã công bố trong nhóm này nằm giữa 0.18° ở AK80-64 KV80 và 0.3° ở AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75 và AK70-9 V3.0 KV60, với AK45-36 V3.0 KV80, AKH70-16 V1.0 KV41 và AK80-6 KV100 công bố 0.2° và 0.22° giữa chúng. Độ rơ được cảm nhận tại khớp như một dải chết ở đầu mỗi lần đảo chiều, và trong một thiết bị phục hồi chức năng, một dải chết cỡ đó là thấy được trong chuyển động chứ không chỉ đo được trong đó.

Vị trí của bộ truyền động trong đường tiếp xúc với bệnh nhân

Lập luận về an toàn không kết thúc ở bộ truyền động. Một thiết bị giữ một chi còn mang các giới hạn, dải lệnh mô-men, nút dừng khẩn cấp và các điểm dừng cơ khí ở cuối hành trình, và đó là những phần thuộc về cỗ máy chứ không thuộc về mô-đun. Điều mà bộ truyền động đóng góp là nó có thể được ra lệnh tới một mô-men bị chặn và nó không khóa lại khi lệnh bị gỡ bỏ. Cả hai điều đó là những đặc tính của một bộ truyền động tích hợp với driver riêng của nó, và cả hai là lý do một mô-đun kín thường là điểm khởi đầu đơn giản hơn cho một khớp phải giữ được độ mềm dẻo trong khi một người gắn vào nó.

Điều khiển lực và dải mô-men phía sau nó

Trị liệu hỗ trợ là một bài toán mô-men trước khi nó là một bài toán vị trí. Một khớp giúp bệnh nhân hoàn thành một chuyển động phải cộng thêm mô-men tương ứng với mức mà bệnh nhân đang làm, và điều đó đòi hỏi một bộ truyền động robot phục hồi chức năng mà bộ dẫn động của nó có thể được ra lệnh theo mô-men và đáng tin ở những giá trị nhỏ.

Điều khiển mô-men cần một ước lượng mà bộ dẫn động có thể tác động lên

Một lệnh ở chế độ mô-men chỉ tốt bằng ước lượng mô-men đầu ra mà bộ dẫn động dựa vào, và ước lượng đó được dựng từ dòng điện pha và từ phản hồi vị trí mà bộ truyền động mang theo. Những mô-đun kín trong nhóm này đặt động cơ, tầng giảm tốc và driver bên trong một vỏ, và hồ sơ nêu rõ cách bố trí phản hồi ở nơi nó công bố một cách bố trí: AK10-9 V3.0 KV60 và AK70-9 V3.0 KV60 đều được ghi nhận có hai encoder, đây là cách bố trí hỗ trợ một vòng điều khiển mô-men chứ không chỉ một vòng điều khiển vị trí.

Độ phân giải tại khớp, chứ không phải tại rotor

Chuyển động mà một buổi trị liệu yêu cầu là nhỏ ở đầu ra và lớn hơn ở phía động cơ, và tỷ số giảm tốc là hệ số nhân giữa chúng. Một khớp được yêu cầu phân giải một phần nhỏ của một độ ở đầu ra đang yêu cầu phản hồi ở phía động cơ phân giải phần nhỏ đó nhân với tỷ số, đó là lý do một bộ truyền động tỷ số cao không tự động là bộ dễ điều khiển tinh hơn. Các tốc độ đầu ra đã công bố trong nhóm này đã cho thấy điều đó: chính bộ truyền động giữ 48 Nm ở 23 rpm trên AK80-64 KV80 đang giữ nó ở đầu chậm của dải, nơi vòng điều khiển có nhiều thời gian nhất và ít tín hiệu nhất để làm việc.

Các chế độ mềm dẻo, trở kháng và hỗ trợ theo nhu cầu

Điều khiển trở kháng, điều khiển dẫn nạp và các phần tử đàn hồi nối tiếp là những đặc tính của lớp điều khiển chứ không phải những mục trong một hồ sơ bộ truyền động, và không có cái nào trong số đó mua được chỉ bằng mô-đun. Điều mà bộ truyền động phải cung cấp là băng thông để bám theo một lệnh mô-men và ma sát thấp để cho phép lệnh đó nhỏ. Một khớp mà ma sát và độ rơ chi phối ở mô-men thấp thì không thể được làm cho mềm dẻo bằng phần mềm, đó là lý do thực tế khiến tỷ số và các con số độ rơ có trọng lượng ngang với con số mô-men trong một lựa chọn phục hồi chức năng.

Mô-men giữ liên tục đối chiếu mô-men đỉnh trong một buổi trị liệu

Hai con số mô-men trên nhãn của một bộ truyền động trả lời hai câu hỏi khác nhau, và một nhiệm vụ phục hồi chức năng dành phần lớn thời gian của nó cho một trong hai.

Mô-men định mức là con số mà một buổi trị liệu tiêu tốn

Mô-men định mức là con số lớn nhất mà nhà sản xuất công bố cho vận hành liên tục, và nó là con số mà một tư thế giữ hoặc một chuyển động chậm lặp lại tiêu tốn. Trong nhóm này nó chạy từ 1.3 Nm ở AK40-10 V3.0 KV170 đến 48 Nm ở AK80-64 KV80, với phần giữa của dải thuộc về AK70-9 V3.0 KV60 ở 8.5 Nm, AK45-36 V3.0 KV80 ở 8 Nm và AK80-6 KV100 ở 6 Nm. Một khớp nâng đỡ một chi, chống lại trọng lực trên một biên độ chuyển động hoặc giữ một vị trí chống lại một lực kéo giãn đang làm việc trong cột định mức suốt khoảng thời gian đó.

Mô-men đỉnh bao phủ pha chuyển tiếp, chứ không phải pha giữ

Mô-men đỉnh là một chuyến vượt ngắn, và các dòng điện đỉnh đã công bố phía sau nó lớn gấp vài lần dòng điện định mức trong cùng hồ sơ. AK10-9 V3.0 KV60 công bố 31.9 A đỉnh so với 10.7 A định mức và AK70-9 V3.0 KV60 công bố 23.8 A đỉnh so với 6.25 A định mức, một chênh lệch mà không cuộn dây nào giữ được lâu. Mô-men đỉnh thuộc về những khoảnh khắc mà một chuyển động phục hồi chức năng đổi hướng, đỡ lấy một chi vừa bắt đầu rơi, hoặc hấp thụ một thay đổi đột ngột của trương lực cơ. Dùng nó như một điểm làm việc bên trong một buổi trị liệu sẽ đẩy khớp lên một định mức mà nhà sản xuất không công bố cho vận hành liên tục.

Dòng điện là con số định cỡ driver và pack

Một bộ truyền động tích hợp mang driver của nó bên trong vỏ, nhưng dòng điện vẫn phải đến từ một pack và một bus mà thiết bị mang theo, và một thiết bị phục hồi chức năng thường là loại di động. Các dòng điện định mức đã công bố trong nhóm này trải từ 1.9 A ở AK45-10 V3.0 KV75 đến 10.7 A ở AK10-9 V3.0 KV60, và một thiết bị có nhiều khớp sẽ nhân con số đó lên theo số trục mà nó di chuyển cùng lúc. Vì vậy dòng điện là cầu nối giữa yêu cầu cơ khí tại khớp và thiết kế điện của toàn bộ thiết bị, và vì lý do đó nó đáng được chốt sớm.

Một bộ thông số cho các khớp phục hồi chức năng, từ nhẹ đến chịu tải

Bảng dưới đây tập hợp chín bộ truyền động được bàn ở đây trên những cột quyết định một khớp phục hồi chức năng. Mọi giá trị đều là con số mà nhà sản xuất công bố cho bộ truyền động đó.

Tỷ số giảm tốc, mô-men định mức, mô-men đỉnh, dòng điện định mức, tốc độ đầu ra và khối lượng theo công bố của nhà sản xuất (CubeMars). Khi một tốc độ đầu ra mang hai giá trị, chúng là các điểm làm việc 24 V và 48 V theo thứ tự đó. Mô-men định mức là con số liên tục và mô-men đỉnh là một giá trị ngắn hạn. Dữ liệu cuộn dây, nhiệt và gắn kết cho từng bộ truyền động nằm trên trang sản phẩm của nhà sản xuất.

Đọc xuống theo cột tỷ số và nhóm này chia thành ba dải chứ không phải chín điểm. Ba bộ truyền động làm việc ở 10:1 hoặc thấp hơn trên bus 24 V, gồm AK40-10 V3.0 KV170, AK45-10 V3.0 KV75 và AK60-6 V3.0 KV80, tất cả đều dưới 4 Nm định mức và dưới 400 g. Ba bộ làm việc ở 9:1 trên 48 V, gồm AK70-9 V3.0 KV60, AK10-9 V3.0 KV60 và AK80-6 KV100 ở 6:1 trên cùng bus, và chúng nằm giữa 6 Nm và 18 Nm định mức. Dải cuối là hai bộ truyền động dùng một tầng giảm tốc dài để đạt mô-men cao từ một động cơ nhỏ, gồm AK45-36 V3.0 KV80 ở 36:1 và AK80-64 KV80 ở 64:1, với AKH70-16 V1.0 KV41 ở 16:1 lấp khoảng trống phía trên nhóm 9:1. Đọc ngang thay vào đó, và cột dòng điện lại tách các dải ra: nhóm 10:1 nhẹ cần từ 1.9 A đến 3.8 A để giữ mô-men của nó, trong khi 48 Nm của AK80-64 KV80 tốn 7 A và 18 Nm của AK10-9 V3.0 KV60 tốn 10.7 A.

Đọc dải từ bàn tay và cổ tay đến tập dáng đi

Bốn dải dưới đây chạy từ khớp nhỏ nhất mà một thiết bị phục hồi chức năng có khả năng dẫn động đến trục mang một bệnh nhân đang bước đi, và mỗi dải được định nghĩa bằng một nhiệm vụ chứ không bằng một con số. Cả chín bộ đều nằm trong nhóm Bộ truyền động robot, và trang Robot phục hồi chức năng là nơi ứng dụng này được ghi nhận trên nền tảng.

Đầu 190 g và 262 g: các trục bàn tay, cổ tay và ngón tay

AK40-10 V3.0 KV170 công bố 1.3 Nm định mức và 4.1 Nm đỉnh từ một thân máy 190 g ở kích thước 53 mm, và AK45-10 V3.0 KV75 công bố 2.5 Nm định mức và 7 Nm đỉnh từ 262 g ở cùng đường kính 53 mm. Cả hai chạy trên bus 24 V và cả hai dùng một tầng 10:1, và cả hai được định cỡ cho các khớp ở đầu cuối của một chi, nơi khối lượng mà bệnh nhân phải mang qua một chuyển động bị tính trực tiếp vào trị liệu. Một nẹp chỉnh hình cho ngón tay hay cổ tay phải được đeo trên người chứ không gắn lên một khung chính là trường hợp mà hai bộ này được chế tạo cho.

Bước 349 g và 380 g: khớp khuỷu tay và khớp mắt cá chân nhẹ

AK45-36 V3.0 KV80 lấy cùng khung nhỏ đó và đặt một tầng 36:1 phía sau, công bố 8 Nm định mức và 24 Nm đỉnh ở chỉ 40 rpm tốc độ đầu ra trên 24 V, một con số mô-men cao hơn hẳn hạng khối lượng của nó với cái giá là tốc độ. AK60-6 V3.0 KV80 chiếm vị trí đối diện trong cùng kích thước bao, công bố 3 Nm định mức và 9 Nm đỉnh qua một tầng 6:1 ở 380 g, với tốc độ định mức 233 rpm trên 24 V và 490 rpm trên 48 V. Một bộ hỗ trợ khuỷu tay phải di chuyển nhanh hết một biên độ và một khớp mắt cá chân phải giữ mô-men một cách chậm rãi là hai nhiệm vụ phân tách chúng.

Phần giữa 485 g và 540 g: hỗ trợ vai và đầu gối

AK80-6 KV100 công bố 6 Nm định mức và 12 Nm đỉnh từ 485 g ở đường kính 98 mm, với tốc độ đầu ra cao nhất trong nhóm này là 603 rpm, và AK70-9 V3.0 KV60 công bố 8.5 Nm định mức và 29.2 Nm đỉnh từ 540 g ở 89 mm với một tầng 9:1 và một cách bố trí hai encoder đã được ghi nhận. Cả hai nằm ở quy mô mà một vai hay một đầu gối có thể được dẫn động hết một biên độ trị liệu, và lựa chọn giữa chúng quy về việc khớp cần tốc độ ở mô-men vừa phải hay cần mô-men ở tốc độ vừa phải.

Đầu 850 g đến 940 g: tập dáng đi và các khớp chịu tải

AK80-64 KV80 dùng một tầng 64:1 để công bố 48 Nm định mức và 120 Nm đỉnh từ 850 g, và AKH70-16 V1.0 KV41 công bố 26 Nm định mức và 78 Nm đỉnh từ 879 g với một tầng 16:1 và một trục rỗng xuyên qua trục quay. AK10-9 V3.0 KV60 nằm ở đỉnh của cột khối lượng với 940 g cùng 18 Nm định mức và 53 Nm đỉnh và một cách bố trí hai encoder đã được ghi nhận. Đây là những trục mang một bệnh nhân đang đứng hoặc di chuyển cả một chi chống lại trọng lực, và các tầng 64:1 và 16:1 là thứ khiến điều đó khả thi mà không cần một động cơ nặng hơn.

Hai bộ truyền động đứng sau nghiên cứu phục hồi chức năng đã công bố

Một khớp phục hồi chức năng thường được đặc tả trước khi có bất kỳ triển khai đã công bố nào để chỉ vào, điều này khiến những trường hợp đã được ghi nhận trở nên đáng đọc kỹ. Một trường hợp được lưu trong hồ sơ ở đây: một hệ thống phục hồi chức năng chống teo cơ từ Université de Sherbrooke, do CubeMars giới thiệu, sử dụng hai trong số các bộ truyền động trong so sánh này để tạo ra những chuyển động kéo giãn chính xác.

Hai bộ đó là AK10-9 V3.0 KV60 ở 18 Nm định mức và AK80-64 KV80 ở 48 Nm định mức, và cặp này ánh xạ lên hai dải nặng nhất của bảng trên chứ không phải lên một điểm trong đó. Lý do một hệ thống duy nhất mang cả hai đáng được đọc ra từ các con số: một chuyển động kéo giãn cần một mô-men mà khớp giữ được mà cuộn dây không nóng lên, và nó cần một biên độ chuyển động mà khớp có thể được đưa qua bởi thiết bị và bởi chuyên viên trị liệu. Bên trong một cỗ máy, các trục khác nhau vì thế có thể rơi vào các tỷ số khác nhau, và bộ 9:1 cùng bộ 64:1 không phải là những phương án thay thế cho nhau mà là những bộ bổ trợ: một bộ truyền động robot phục hồi chức năng được chọn theo từng trục chứ không theo từng thiết bị.

Khớp một bộ truyền động với một chế độ tập luyện

Một khớp phục hồi chức năng được đặc tả theo một chế độ trị liệu, và các chế độ khác nhau ở mức công việc mà bộ truyền động đảm nhận và ở mức tải thay đổi nhanh đến đâu. Với ứng dụng động cơ BLDC cho robot phục hồi chức năng, chế độ là một điểm khởi đầu tốt hơn con số mô-men, bởi nó ấn định cách bệnh nhân và bộ truyền động chia sẻ tải.

Thụ động và chuyển động thụ động liên tục

Ở chế độ thụ động, thiết bị di chuyển chi và bệnh nhân không đóng góp gì, nên bộ truyền động mang toàn bộ tải và tải chỉ thay đổi theo hình học của chuyển động. Yêu cầu là một mô-men được giữ suốt chiều dài một lượt, ở tốc độ đủ thấp để chuyển động đọc lên là mượt, và các con số quyết định điều đó là mô-men định mức và dòng điện định mức của bộ truyền động. Một khớp được chế tạo chỉ cho chuyển động thụ động có thể dùng tỷ số dài nhất trong nhóm, bởi không có gì trong nhiệm vụ đòi hỏi tốc độ.

Hỗ trợ chủ động và hỗ trợ theo nhu cầu

Ở chế độ hỗ trợ chủ động, bệnh nhân đóng góp và thiết bị lấp phần còn thiếu, và phần còn thiếu thay đổi từ lần lặp này sang lần lặp khác. Đây là chế độ đòi hỏi điều khiển mô-men chứ không phải điều khiển vị trí, và đây là chế độ mà một cách bố trí hai encoder đã được ghi nhận trên AK10-9 V3.0 KV60 hay AK70-9 V3.0 KV60 trở nên liên quan, bởi một vòng điều khiển mô-men cần phản hồi phản ánh cả phía động cơ lẫn đầu ra. Đây cũng là chế độ mà ma sát thấp và độ rơ thấp quan trọng nhất, vì phần hỗ trợ phải đủ nhỏ để nằm dưới nỗ lực của chính bệnh nhân.

Kháng lực và luyện sức mạnh

Ở chế độ kháng lực, thiết bị chống lại chuyển động thay vì tạo ra nó, và bộ truyền động làm việc như một phanh lập trình được. Tải vẫn liên tục, và nó được tác dụng theo hướng mà bệnh nhân đang đẩy, điều này đặt khớp vào phần biên độ của nó nơi cuộn dây đang hút dòng điện mà khớp không chuyển động. Dòng điện định mức chứ không phải tốc độ định mức là con số chặn nhiệm vụ này, và tỷ số quan trọng vì một lý do khác so với ở chế độ thụ động: một tầng dài cho phép một động cơ nhỏ giữ một mô-men kháng lớn, đó là điều mà AK45-36 V3.0 KV80 ở 36:1 và AK80-64 KV80 ở 64:1 được bố trí để làm.

Tập dáng đi và hỗ trợ trọng lượng cơ thể

Trong tập dáng đi, khớp bám theo một chu kỳ bước đi chứ không phải một biên độ chuyển động đơn, và tải luân phiên giữa pha chống đỡ, nơi khớp giữ, và pha vung chân, nơi nó di chuyển. Sự luân phiên đó là lý do một trục dáng đi thường rơi vào đầu nặng hơn của bảng: pha giữ cần con số định mức và pha vung chân cần đủ tốc độ để theo kịp một nhịp bước, và cả hai cùng đẩy lựa chọn về phía một tỷ số mua được mô-men mà không đánh mất hết tốc độ. AKH70-16 V1.0 KV41, với một trục rỗng xuyên qua trục quay để đi dây cho khớp phía trên và phía dưới nó, và AK10-9 V3.0 KV60 ở 53 Nm đỉnh là hai cách bố trí mà nhiệm vụ này có xu hướng hướng tới.

Danh sách kiểm tra lựa chọn

Nhiệm vụ và phương án an toàn

• Ghi ra mô-men liên tục mà khớp phải giữ và thời lượng của mỗi lần giữ, trước khi nhìn vào bất kỳ mã model nào.
• Ghi ra mô-men đỉnh mà chuyển động cần tại một lần đổi hướng, và giữ nó tách biệt với con số giữ.
• Quyết định xem khớp phải được di chuyển bằng tay hay nhường dưới sức đẩy của bệnh nhân, rồi chốt tỷ số giảm tốc theo câu trả lời đó.
• Xác nhận dải lệnh mô-men và các giới hạn mà cỗ máy sẽ áp đặt, vì đó thuộc về thiết bị chứ không thuộc về bộ truyền động.

Cơ khí và giao diện với bệnh nhân

• Kiểm tra khối lượng đã công bố so với cách thiết bị được mang, và tính khối lượng ở đầu xa vào chuyển động chứ không vào khung.
• Kiểm tra độ rơ đã công bố so với chuyển động nhỏ nhất mà trị liệu phải phân giải.
• Kiểm tra đường kính và chiều dài đã công bố so với kích thước bao mà chi cho phép, trước khi so sánh các con số mô-men.
• Ở nơi dây dẫn phải băng qua khớp, kiểm tra xem có sẵn một trục rỗng xuyên qua trục quay hay không.

Tích hợp, phản hồi và bộ dẫn động

• Xác nhận cách bố trí phản hồi đã công bố cho bộ truyền động, và liệu nó có hỗ trợ một vòng điều khiển mô-men chứ không chỉ một vòng điều khiển vị trí hay không.
• Chuyển mô-men giữ thành dòng điện định mức bằng con số đã công bố, rồi nhân nó lên theo số trục mà thiết bị di chuyển cùng lúc.
• Chốt điện áp bus từ tốc độ mà chuyển động cần ở mô-men mà nó cần, dùng cột tốc độ đầu ra đã công bố.
• Hỏi nhà sản xuất về điện trở nhiệt và điều kiện gắn kết phía sau định mức liên tục, vì hồ sơ không mang chúng.

Câu hỏi thường gặp

Tài nguyên chính thức

CubeMars ghi lại dòng AK trên trang riêng của mình, và mỗi bộ truyền động trong so sánh này có một trang chính thức mang đầy đủ thông số, tầng giảm tốc và bản vẽ gắn kết. dải sản phẩm của nhà sản xuất là điểm vào, và hai bộ được nêu tên trong hệ thống phục hồi chức năng được ghi lại riêng: AK10-9 V3.0 KV60 và AK80-64 KV80. Hồ sơ nhà sản xuất CubeMars tập hợp cùng dòng đó trên ToBMS, và tài liệu sản phẩm trên các nhóm của nền tảng được gom dưới Tài liệu. Nhà sản xuất vẫn là nguồn xác thực cho các phương án cuộn dây, định mức nhiệt và các biến thể phản hồi; ToBMS giữ lớp khám phá và so sánh, và mọi con số dùng trong hướng dẫn này là một giá trị đã công bố được lưu trong các hồ sơ sản phẩm của nền tảng.

Đi tiếp ở đâu

Tài liệu đồng hành gần nhất với hướng dẫn này là Bộ truyền động cho bộ xương ngoài: ba bộ truyền động CubeMars QDD từ 260 g đến 1.4 kg, đọc cùng nhiệm vụ khớp cho một thiết bị đeo được, và Động cơ BLDC cho bộ xương ngoài: bộ mô-men không vỏ hay bộ truyền động tích hợp tiếp nhận quyết định trước đó về việc khớp nên là một bộ stator và rotor trần hay một mô-đun kín. Về chính hạng bộ truyền động, Bộ truyền động robot: cách chọn bộ truyền động tích hợp cho khớp robot đi qua toàn bộ tập thông số, và Cách chọn mô-đun khớp: năm bộ truyền động CubeMars từ 190 g đến 1.4 kg theo đuổi đầu nhẹ của cùng dải một cách chi tiết hơn. Ở nơi ứng dụng nằm cạnh ứng dụng này, Động cơ BLDC cho robot hình người: cách khớp mô-men, tốc độ và kích thước và Cần tìm gì ở động cơ BLDC cho cánh tay robot cộng tác bao quát những nhiệm vụ lân cận.

Để lập danh sách rút gọn thay vì nghiên cứu, có thể bắt đầu từ toàn bộ nhóm Bộ truyền động robot, lọc các ứng viên theo mô-men, tỷ số và khối lượng trong Lựa chọn, rồi đặt chúng đối chiếu với nhau trong So sánh sản phẩm. Ở nơi khớp phải là một bộ trần thay vì một mô-đun kín, nhóm Động cơ mô-men xoắn không vỏ mang đầu đó của dải, và phương án truyền động trực tiếp nằm trong Bộ truyền động gần như trực tiếp. Trang Robot phục hồi chức năng là điểm vào ứng dụng cho nhiệm vụ này, và các trang lân cận Mô-đun khớp, Cánh tay robot cộng tác, Robot hình người và Robot bốn chân bao quát những ứng dụng chia sẻ các bộ truyền động này.