对于下一代手术机器人，尽量减少机器人关节的轴向长度

如果您可以设计和制造一个手术机器人，帮助医生执行侵入性更小、更精确的手术并实现更好的患者治疗效果，那会怎样？虽然任何手术的结果都取决于特定病例的挑战和外科医生的技能，但更好的工具支持更好的护理。以下是下一代运动工程如何帮助您开发下一代手术机器人。

将手臂尽可能靠近放置

传统的手术机器人包括带有多个手臂的大型立柱，用于固定微型相机和各种器械，如剪刀、抓手、持针器、夹子涂抹器等。根据手术的不同，理想的手术是通过单个小切口进行的，该切口必须同时容纳可视化相机和任何所需的仪器。

如果您询问任何外科医生，他们会告诉您，相机和器械进入切口部位的理想角度是尽可能平行和靠近 - 既可以最大限度地减少创伤，又可以消除相机视图与每个器械操作角度之间的任何差异。

当然，实现相同的接近角度是不可能的，因为仪器不能占据相同的空间。然而，今天的仪器非常薄和紧凑。这是传统手术机器人的单柱、多臂设计，加上其手臂关节的庞大体积，限制了部署多台器械时的接近角度。这是设计下一代机器人时要克服的主要挑战。

最小化臂关节的轴向长度

与传统设计相比，独立臂在定位方面提供了更大的灵活性，允许多个臂在更靠近平行的平面上对齐。为了进一步接近并联理想，必须最小化每个臂的体积。

手臂可以操作的紧密程度的限制因素是手臂关节的轴向长度。您需要一个电机和齿轮系统，以尽可能短的轴向长度提供所有必需的扭矩。在不影响性能的情况下节省每一毫米都有助于外科医生更有效地工作，并为您的手术机器人创造重要的市场优势。

从传动装置开始

具有短堆栈长度的高扭矩电机是实现最佳扭矩的关键，同时最大限度地减少轴向长度、总体积和重量。然而，除了电机本身的堆叠长度之外，齿轮和反馈装置也需要紧密集成在接头内。

最终，传动装置将电机相对高速的运动转化为较低的速度和较高的扭矩，以最佳速度移动机械臂的负载，精确定位，并将负载稳定地固定到位。由于齿轮的选择也会影响接头的轴向长度，因此这是创建设计的起点。

所需的速度、性能和负载点将决定合适的齿轮组。无论需要什么比率，这种应用都需要应变波技术，也称为“谐波”齿轮。

应变波齿轮具有三个不可或缺的优点。它实现了接头内最紧凑的轴向集成。它提供相对较高的齿轮比（通常从 30：1 到 320：1 的齿轮减速）来平稳地加速/减速负载并精确定位它们。它以零间隙运行，以最大限度地减少任何可能影响手术精度或引起不必要创伤的不必要运动。

使电机与齿轮和热要求相匹配

指定适当的齿轮技术和传动比后，您可以根据齿轮比、臂必须运行的速度以及需要保持的质量来选择电机。在典型或最大负载下运行时的热上升也是一个重要的考虑因素，因为在接头的紧密范围内过热会损坏齿轮润滑剂、编码器电子设备和其他靠近的组件。需要能够以较低的热升提供全部性能的电机。

利用 D2L 规则

作为电机规范流程的一部分，您可以通过我们称之为 D2L 规则的经常被忽视的电机设计原理进一步减小轴向长度。

在机器人关节设计中，电机的直径通常是次要问题。为了使机械臂尽可能紧密地结合在一起，您需要最小化轴向长度。D2L 规则允许您以更大的直径换取显著减小的轴向长度。这是它的工作原理。

在机器人关节中使用的无框电机中，扭矩的增加或减少与电机长度的变化成正比，但随着电机力矩臂的平方变化。换句话说，在D2L规则下，力矩臂加倍，从而使总直径大约翻倍，扭矩增加四倍。

或者，与手术机器人设计更相关的是，弯矩臂加倍可以让您在保持相同扭矩的同时将堆叠高度降低四倍。当您的设计优先事项是实现最紧凑的轴向长度时，这是一个巨大的优势。

利用TB+M2G优化机械、电气和热效率

对于下一代手术机器人的性能，请选择专为机器人应用设计的下一代电机。科尔摩根的TBM2G无框电机旨在解决您面临的所有工程挑战。

TBM2G电机在最紧凑的机器人关节中提供前所未有的机械、电气和热效率。它们的轴向长度小于 1 英寸，包括端部匝数和 PC 板，同时提供运动行业最高的扭矩密度。它们旨在以显著降低的热升提供您所需的所有性能，有助于保护机器人关节中所有组件的完整性和性能。

TBM2G电机还经过优化，可与现成的零背隙、高应变波齿轮组配合使用，无需定制或修改。因此，您可以加快开发时间，依靠可靠的生产供应，并提供手术机器人，使医生能够尽可能靠近和平行地操作器械。

选择可以帮助您成功的合作伙伴

使用TBM2G电机的另一个好处是，它们具有工程合作伙伴的专业知识和支持，该合作伙伴了解并能够满足手术机器人设计和生产的独特要求。

依靠我们的自助服务支持选项，例如我们的在线设计工具、电子学习机会、知识库和科尔摩根开发人员网络中的专家社区。当您需要一对一的帮助时，您可以随时与我们联系，在线或通过电话与了解我们的产品和您的要求并致力于您的成功的工程师聊天。