为提高高速电动手术工具的转速和稳定性,本研究设计了一款转速为70000 rpm的永磁无刷直流电机.首先,对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型,并计算各项电磁参数;其次,在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型,进行稳态与瞬态有限元仿真,验证其性能;最后,采用响应曲面法,建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量,空载电流为优化目标的优化方程,并分析求解.结果表明,优化设计后的永磁无刷直流电机,空载电流降低了 57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性.

开发了一种基于爬行运动的脊柱康复训练运动控制系统,该系统基于支撑床体机构和上下肢爬行训练支撑机构,控制系统由电机驱动控制电路、运动控制程序等组成.通过2个直流电机为爬行运动训练提供动力,1个步进电机为脊柱侧弯矫正训练提供动力,1个直线导杆电机控制床体旋转和2个步进电机控制腹部支撑上下、左右移动.上位机采用PCI-1240运动控制卡作为控制核心,实现爬行训练的距离、速度和运动时间等的控制;下位机使用单片机实现对训练位置和姿态的控制.试验结果表明,该运动控制系统能很好地控制脊柱康复训练仪各部分的协调动作,以满足脊柱患者康复训练的需求.

故障现象一设备报错“d1”,故障代码表上解释为O-ver-current(motor) is detected,即检测到电机过流.故障分析直流电机过流是指在低速状态下(速度＜0.8kn/h)电机电流达到6A持续时间超过10 s或者高速状态下(速度＞0.8km/h)电机电流达到8A持续时间超过10 s,机器会保护性刹车.直流电机检查点在MU DRIVE-02板上的A/D和D/A转换电路中,反馈电流处的四个测试点,分别代表左侧电机向前、向后以及右侧电机向前、向后的直流电压,在低速状态时测试点电压达到1.2V,高速状态下达到1.6V.

目的 传统的虚拟内镜检查过程中,操作者不能感知器官或病变组织与虚拟内镜探头的相互作用力,存在误判的可能.为在一定程度上解决该问题,本文研究并实现了一种具有触觉再现功能的虚拟内镜系统.方法 首先,构建了由传动绞轮、触觉手柄与基座组成的人机物理接口,采用Arduino作为主控制器接收虚拟环境中虚拟探头与组织的作用力,控制直流电机输出不同的扭矩,驱动人机物理接口实现力的传输和再现;然后,设计以磁阻传感器KMA210为核心的位置编码器,检测装置中触觉手柄的位移信息,控制虚拟环境中内镜探头的移动;最后,设计通信接口,采用CHAI3D开发人体心脏组织的虚拟内镜仿真环境,并对虚拟环境和触觉再现装置进行集成,并进行测试和验证.结果 该触觉再现装置能够在单自由度方向上控制虚拟环境中的探头,再现虚拟环境下内镜与心脏内部组织或血管的相互作用力(0～3 N).结论 通过对虚拟内镜环境下触觉再现技术的研究,初步实现了具有触觉感知力学反馈功能的人体心脏组织虚拟内镜系统.

本研究旨在研制电动吻合器的电控模块配合对应的机械结构,实现对吻合器压榨动作的控制,为吻合器的电动化提供研究方法.通过分析电动吻合器系统框架,设计了电动压榨装置、电控模块的硬件和软件部分,并对选用的直流减速电机进行了基础性能研究,搭建了电动压榨实验系统,实现机电联调,为电动吻合器提供压榨动作的基础研究.结果 显示,本研究所设计的电控模块可以实现对电机的精准控制,电机转速最大时相对误差为3.068％;电动压榨装置前端执行器的闭合角度θ与主控板捕获到的电机转角α之间存在如下关系:θ=-0.02α+12.516,利用此公式可以实现对机械结构动作的精确控制.该电控模块可以实现对电动压榨装置的控制,为后续吻合器的电动控制提供设计基础.

无创呼吸机核心技术之一是控制电路控制涡轮风机运行,产生满足呼吸病患者呼吸生理需求的通气气流.为实现安全可控的气流输出系统,基于无刷直流电机控制专用芯片MC33035和速度测控专用芯片MC33039,设计了三相无刷涡轮风机的控制电路,实现了输入模拟电压来线性控制涡轮输出气流.该电路将作为模块嵌入到无创呼吸机系统,在硬件电路上为其输出稳定、可控的气流提供保障.

目的 探索呼吸机涡轮加减速过程中维持母线电压稳定的优化方案.方法 采用理想二极管替代母线供电电路中的二极管,并在母线上增加比较泄放电路,可在母线电压高于预设阈值时打开比较器,将能量通过功率电阻泄放.结果 在涡轮急速启停时,该优化方案可有效降低母线阻抗,泄放电路可维持母线电压波动小于2 V.结论 该研究提出的优化方案可有效提高涡轮加速与刹车过程中的效率与稳定性,为呼吸机涡轮母线维稳电路设计提供参考.