引导语：科尔摩根无框力矩电机，助力打造更强大的新一代手术机器人。
在数字化技术与医疗产业加速融合的背景下，手术机器人迎来了快速发展，越来越多的企业投入到手术机器人设备的生产和研发，然后，手术机器人作为关系生命和健康的高精密型医疗设备，有着严苛的性能要求。设备制造商在设备研发过程中面临着技术突破的难题。
应用需求
传统手术机器人包含具有多个机械臂的大柱子，机械臂分别持微型相机和各种仪器，如剪刀、抓钳、持针器、施夹钳等。为了在进行手术时获得最大的灵活性，外科医生需要不受限制地以他们选择的角度自由操作这些仪器。同时尽可能小和少的制造切口， 以最大限度地减少患者的不适和改善术后恢复。理想的方案是通过单个小切口进行理想手术，这个小切口可同时容纳可视化相机和任何所需的仪器。
应用挑战
但这种理想情况可能很难实现，因为传统的机器人设计无法让仪器以足够小的角度靠近操作位置。因此，手术机器人设计师面临的最大挑战是：如何使机械臂能够尽可能紧密地一起操作，让各种仪器可以几乎平行地进入切口。这种运动自由度有助于最大限度地减少手术的侵入性，改善外科医生的视角，并在操作多个仪器时灵活不受约束。
用于改变生活甚至拯救生命的医疗手术必须是十分精密的，那么工程师如何在不影响手术所需的精度和性能的情况下设计出轴向更紧凑的机械臂关节呢？
设计轴向紧凑型机械臂关节的考虑因素
为了实现下一代功能，手术机器人设计师必须解决几个挑战点。其中最主要的是提供应用所需的精度、转矩、速度，同时最大限度地减少机械臂关节的有效宽度。
精度、速度、温升全面兼顾
精度是最重要的。对于所有机器人关节，电机和齿轮组必须提供平稳精确的加速/减速和稳如磐石的固定能力。但是，具体的转矩和速度要求可能会有所不同，具体取决于每个关节的功能。 电机扭矩对于距离操作位置较远的关节尤为重要，这些关节必须支撑机械臂、关节和机械臂末端仪器的累积重量。电机速度则对于执行较大定位运动的关节的效率十分重要。温升也是一个重要的考虑因，必须避免在机器人关节内小范围出现过高的温度，否则可能会降低电机旁边轴承和齿轮箱的润滑性能，或阻碍热限制电子反馈设备的功能。
小巧、精悍、自由自在
上述所有挑战都因一个压倒性的挑战而变得更加复杂，即尽可能将关节设计得轴向紧凑，使外科医生在仪器的放置和操作上有更大的自由度。那么该如何解决小尺寸的挑战呢？
刚度、寿命、理想贴切
根据每个关节所需的动态特性，选择能够提供所需的平均和最大转矩、足够的刚度、能确保较长使用寿命并满足其他设计要求的谐波减速机。
目前，谐波减速机是此类应用的首选。凭借零齿隙，可以实现十分准确的定位和可靠的固定。它在单级中提供高减速比，可实现高功率密度和平稳的加速/减速。对于解决尺寸挑战至关重要的是，谐波减速机可在轴向极其紧凑。
齿轮、尺寸、筛选规则
在选择过程中，请考虑相对较大外径的齿轮组是否能够满足设计要求，从而通过使用较大直径的电机来利用 D2L 规则。
在手术机器人设计中，设计师可能而更关心轴向尺寸而忽略关节直径，因为目标是让多个机械臂尽可能紧密地协同工作。但D2L规则指出，转矩的增加与电机叠片长度的增加成正比。或者，随着力臂直径增加的平方而增加。因此，更大直径的齿轮组，可容纳更大直径 但更短的电机，可以在尽可能减小有效关节宽度方面发挥巨大作用。
传动匹配、全面无缺
选择的伺服电机必须与选择的齿轮传动相匹配。除了基本的匹配度之外，还有几个选择标准可帮助实现成功的设计。
叠片长度：相同的性能特征，叠片长度更短的电机可实现轴向更窄的关节。
力臂直径：D2L规则意味着力臂直径的任何增加都可以在不损失转矩的情况下使叠片长度大幅减少，这是节省空间的理想方式。
大通孔：除了电机的整体尺寸外，还要考虑是否需要大的通孔来容纳接线、光纤、液体管道或其他组件。
反馈：还要考虑电机与您选择的反馈设备之间的兼容性。
热额定值：考虑电机的热额定值，以及它是否与关节限制范围内的温度敏感组件兼容。
如果一台电机不能满足所有这些需求，始终如一地在手术室中安装和运行，在当前和手术机器人的整个生命周期中提供您所需的高质量，那就会彻底破坏您的项目。
无框力矩，精悍灵活
科尔摩根相信，电机的设计应该适合应用，而不是反过来。我们的 TBM2G 系列无框力矩电机专为满足紧凑型手术机器人关节的标准谐波减速机的尺寸、 转矩和速度要求而设计。
TBM2G 电机利用 D2L 规则，在轻质、轴向紧凑的关节中提供出色性能。该系列电机还具有大通孔，可容纳穿过复杂手术机械臂关节的接线和其他组件。同时，可与各种编码器配合使用，甚至可以配备 不会增加电机长度的集成霍尔传感器。由于温升极低， 这些电机可以靠近温度敏感组件运行，而不会影响性能。
科尔摩根可提供各种尺寸和标准选项的TBM2G系列电机，让您实现理想适配。
手术机器人的出现，不仅为医学界带来了巨大的变革，也为患者提供了更加精准、安全的治疗方案。它的高精度、稳定性和智能化的特点，使得手术过程更加精细化和个性化，大大减少了手术创伤和康复时间。同时，手术机器人的发展也面临着一系列的挑战和争议，需要我们共同努力解决。
准备好打造更强大的新一代手术机器人了吗？
