информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 1 гость.

Сообщество LabData

Вход в систему

аватар: Осинина Наталья Викторовна
Осинина Н.В. БМП-107
Использование электромеханических приводов в устройствах биомеханических тренажеров. 
   Перспективной и актуальной задачей является создание комплекса биомеханических тренажеров (БМТ), в которых реализуются как пассивные, так и активные движения поврежденной конечности. Такие аппараты должны быть автономным, легким, гибким в управлении, наладке, монтаже.
   Для реализации движений поврежденной конечности в аппарате для механотерапии обычно используется пневматический или гидравлический привод, дающий возможность проводить пассивную гимнастику в заданных параметрах самим инвалидом.
   Особенность создаваемых БМТ заключается в использовании моноблочных мехатронных приводов на базе бесконтактного моментного двигателя со встроенным планетарным зубчато-винтовым механизмом, приводящем в движение шарнирно-рычажную систему, и цифровой системы управления.
   Существующие приводы ортопедических аппаратов можно разделить на две группы: приводы линейного перемещения и приводы вращательного движения. Электромеханические приводы (ЭМП) первой группы включают в себя двигатель постоянного тока и преобразователь вращательного движения в поступательное, в качестве которого обычно используется винтовой исполнительный механизм. Применение роликовинтового механизма позволяет повысить КПД до 0,6 увеличить долговечность, точность. Однако использование ЭМП такой группы затрудняется из-за плохой встраиваемости в тренажер, что влияет на его косметичность. Этого недостатка лишены ЭМП второй группы. В этом случае привод можно совместить с любым суставом и значительно снизить габариты аппарата, обеспечив условия косметичности.  
   Совершенствование ЭМП шарнира может идти по двум направлениям: разработка малогабаритных двигателей с высокой полезной мощностью и создание компактных механических преобразователей с высоким КПД, обеспечивающих большую редукцию и самоторможение. Примером реализации, сочетающей оба подхода, может служить конструкция электромеханического привода, выполненная на базе двигателей серии ДМБ.
Бесконтактные моментные двигатели отличаются высокой удельной энергоемкостью; устойчиво работают на низких скоростях; не имеют ограничений на частоту пусков и реверса, форму и частоту тока. Отсутствие коллекторного узла значительно повышает срок службы, позволяет длительно работать с 6-10-кратной перегрузкой, снижает потери и шум.
   Предлагаются два варианта приводов БМТ:
1. детский аппарат на базе трехфазного двигателя ДБМ 40-0,025-4-3 (пусковой момент – 0,093 Н*м; частота холостого хода – 4400 об/мин; мощность – 10,7 Вт при напряжении 12 В, масса двигателя – 120 г, наружный диаметр – 40 мм);
2. аппарат взрослого человека на базе модифицированного двигателя ДМБ 50 (пусковой момент – 0,3 Н*м; частота холостого хода – 1500 об/мин; мощность – 11,78 Вт при напряжении 12 В; масса двигателя – 180 г, наружный диаметр – 50 мм).
   Анализ вариантов показал, что они незначительно отличаются по массе и габаритам. Поэтому целесообразно использовать один привод для обоих исполнений, причем в детском исполнении привод будет работать с 40%-ным запасом.
   Особенностью планетарного редуктора является использование винтовых зубчатых колес с большими углами подъема. Такое исполнение планетарного редуктора позволяет достичь ряда преимуществ по сравнению прямозубыми планетарными редукторами.6 подбором углов наклона звеньев можно добиться надежного самоторможения; увеличить плавность работы передачи; понизить шумность и виброактивность.  ЭМП содержит сборный корпус, в котором установлен вентильный бесконтактный электродвигатель постоянного тока, в ротор которого запрессован вал-шестерня, вращающийся в подшипниках. Для увеличения передаточного отношения числа зубьев на венцах отличаются незначительно.
   Такие тренажеры сокращают сроки восстановления функции травмированного сустава. Важным их достоинством является возможность его перенастройки в период активного роста ребенка.

 

Комментарии