超声波电机让机器人“医生”妙手回春
2015-04-16 11:28:26 来源:微电机世界网 作者:何秋芳
【哔哥哔特导读】今年,国产的机器人“医生”横空出世,其旋转、升降、摇摆、前后进针、推送药物等所有动作都是通过多条高强度的非金属丝的巧妙缠绕来带动。不仅会“悬丝诊脉”,还可以靶向治疗癌症,更令人惊叹的是其微创的治疗过程、副作用小且避免了人工穿刺。
如今,机器人产业蓬勃发展,超声波电机也因为可以使微型机械简化结构,减轻机体重量,增强其可控性而备受机器人产业的青睐。超声波电机的发展趋势可以说是越来越微型化,微型到可进入人体的程度。先前,采用了超声波电机的超微型机器人已经被当做人造心脏的驱动器,将大大推动人造器官的产业化进程。
当然,搭载超声波电机的机器人既然被称为“医生”,那它在医疗领域的作用就绝不仅仅是当做人工器官,还应该可以诊病治病。
今年,国产机器人“医生”横空出世,其旋转、升降、摇摆、前后进针、推送药物等所有动作都是通过多条高强度的非金属丝的巧妙缠绕来带动。不仅会“悬丝诊脉”,还可以靶向治疗癌症,更令人惊叹的是其微创的治疗过程、副作用小且避免了人工穿刺。最重要的是这款机器人“医生”诊断治疗的准确率跟真正的医生相比丝毫不逊色。
机器人“医生”变成现实除了得益于帮助其 “听”、“看”、“感觉”的传感器性能提升之外,还离不开用速度、准确度和机械动力来实现这些决策的超声波电机。超声波电机定位精度高,直线分辨率可达纳米级,旋转分辨率可达角秒级,也正是因为其误差小,机器人“医生”才能下手精准,妙手回春。
既然机器人“医生”能够妙手回春应当归功于其驱动所使用的超声波电机。那么,这个神奇的超声波电机究竟是何物?
其实超声波电机并非新的电机品种,但却是电机行业高精尖的代表。最早使用超声波电机的是航空航天工程,因为跟传统电机相比,超声波电机不需要利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩,只需压电陶瓷的逆压电效应和超声振动就可以获得运动和力矩。
在选择机器人“医生”所使用的电机时,机器人设计师需要考虑三个重要的因素。首先是电机的最小最大转速(还有加速度);其次是电机可以提供的最大扭矩、扭矩和速度曲线的关系;最后是电机操作(不用传感器和闭环控制时)的精确性和重复性。这三点,恰恰就是超声波电机较传统电机的优势所在,因此超声波电机被机器人“医生”的设计者选中也是意料之中的结果。
机器人“医生”在搭载超声波电机之后,通过精确控制mos管(通常配置在H桥结构)的通断,切断线圈上的磁场;通过改变mos管通断的频率来控制电机速度。另外,再通过一个传感器,电机控制器能获取到机器人的位置,这样在机器人的性能上能有更好的控制,在超声波电机的支持下,机器人就成为妙手回春的“医生”了。
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