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Motoren für Exoskelettsysteme

Exoskelettsysteme
Exoskelettsysteme

Aufgabe 

Ein Exoskelett ist eine äußere Struktur, die einen Körper stützt und schützt. Exoskelette mit Antrieb sind am Körper tragbare Roboter oder Geräte, die an den Gliedmaßen einer Person befestigt werden können. Mithilfe von Elektrosimulation erkennen sie zunächst die Bewegungen der Person und ersetzen oder unterstützen diese dann. Sie werden üblicherweise nach Unfällen, Erkrankungen oder einer zeitweiligen/dauerhaften Lähmung in Krankenhäusern und Rehazentren eingesetzt, die sich um ältere oder behinderte Menschen oder auch Patienten mit Rückenmarksverletzungen, Schlaganfällen usw. kümmern.

Exoskelette sind in der Regel mit kleinen bürstenlosen DC-Motoren sowie weiteren Komponenten wie Getrieben für hohe Drehmomente und Encodern, die Positionsrückmeldungen geben, ausgestattet. Zu den üblichen Anwendungsanforderungen zählen hohe Drehmomente, lange Batterielaufzeiten sowie die Fähigkeit, unter Belastung zu arbeiten, z. B. im Sitzen oder auf einer Treppe. Die flachen bürstenlosen DC- und DC-Servomotoren von Portescap zeichnen sich durch eine lange Batterielaufzeit sowie ein leichtes Gehäuse aus und eignen sich daher hervorragend für Exoskelettanwendungen.

Vorteile 

  • Hohes Drehmoment und kompakte Größe.

  • Lange Batterielaufzeit.

  • Lange Lebensdauer.

  • Hohe Effizienz bei geringem Stromverbrauch, Gewicht und Volumen.

  • Fähigkeit, unter Belastung zu arbeiten (z. B. im Sitzen oder auf einer Treppe).

Kundenspezifische Lösungen 

  • Getriebe für höhere Drehmomente und eine feinere Auflösung.

  • Encoder für Positionsrückmeldung.

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Specification + Detail
MetricEnglish
Model Diameter{%BR%}(in) Diameter{%BR%}(mm) No-Load Speed{%BR%}(rpm) Typical No-Load Current{%BR%}(mA) Max continuous mechanical power (@ 25°C){%BR%}(W) Max Continuous Torque{%BR%}(mNm) Max Continuous Torque{%BR%}(oz-in) Torque Constant (oz-in/A) Torque Constant (mNm/A) Max motor speed{%BR%}(rpm)
22ECP35 Ultra EC 0.87 22 13,200 30 55.0 14.30 2.02 2.46 17.40 50,000
22ECT60 ULTRA EC 0.87 22 20,370 370 86.0 65.90 9.33 1.57 11.12 20,000
22ECT82 ULTRA EC 0.87 22 18,550 435 104.0 98.40 13.93 1.75 12.39 20,000

[value]

Specification + Detail
MetricEnglish
Model Diameter{%BR%}(in) Diameter{%BR%}(mm) Max No-Load Current{%BR%}(mA) No-Load Speed{%BR%}(rpm) Continuous Stall Torque{%BR%}(mNm) Continuous Stall Torque{%BR%}(oz-in) Continuous Stall Current{%BR%}(A) Peak Torque for 1s{%BR%}(mNm) Peak Torque for 1s{%BR%}(oz-in) Torque Constant (oz-in/A) Torque Constant (mNm/A)
Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1025) 1.24 31.5 1 130 16,928 76.2 10.80 16.50 1 432.4 202.8 0.77 5.41
Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1026) 1.24 31.5 1 060 15,887 82.1 11.60 13.30 1 562.6 221.3 1.02 7.20
Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1027) 1.24 31.5 850 15,245 88.0 12.50 11.40 1 720.1 243.6 1.28 9.01
Cannulated Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1021) 1.24 31.5 1 130 16,928 76.2 10.80 16.50 1 432.4 202.8 0.77 5.41
Cannulated Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1022) 1.24 31.5 1 060 15,887 82.1 11.60 11.40 1 720.1 243.6 1.02 7.20
Cannulated Large Bone Orthopedic Surgical Motor (B1210N1023) 1.24 31.5 850 15,245 88.0 12.50 11.40 1 720.1 243.6 1.28 9.01

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Specification + Detail
MetricEnglish
Model Diameter{%BR%}(in) Diameter{%BR%}(mm) No-Load Speed{%BR%}(rpm) No-Load Current{%BR%}(mA) Output Power{%BR%}(W) Stall Torque{%BR%}(oz-in) Stall Torque{%BR%}(mNm) Torque up to{%BR%}(oz-in) Torque up to{%BR%}(mNm) Torque Constant (oz-in/A) Torque Constant (mNm/A)
16DCT Athlonix - Graphite 0.63 16 9,648 51.7 4.0 2.22 15.70 0.72 5.06 1.23 8.7
16DCT Athlonix - Precious metal 0.63 16 7,970 9.4 4.2 1.81 12.77 0.76 5.36 1.52 10.7
16DCT Athlonix - Precious metal 0.63 16 7,993 3.5 4.3 1.87 13.20 0.77 5.45 4.03 28.5
16N78 Athlonix 0.63 16 9,475 60.0 4.7 1.63 11.50 0.85 6.00 0.21 1.5
22DCP Athlonix - Graphite 0.87 22 10,889 11.0 4.3 2.41 17.00 0.81 5.69 5.81 41.0
22DCT Athlonix - Graphite 0.86 22 8,490 67.1 8.4 9.20 64.80 1.60 11.50 0.90 6.7
22DCT Athlonix - Precious metal 0.86 22 8,131 15.7 9.4 11.30 79.60 1.90 13.30 2.00 14.1
22N78 Athlonix 0.87 22 6,350 1.0 10.0 4.53 32.00 1.83 12.90 10.20 72.0

[value]

Specification + Detail
MetricEnglish
Model Diameter{%BR%}(in) Diameter{%BR%}(mm) Min. Holding Force @ rated current @ .001" (0.0254 mm) / Step{%BR%}(N) Min. Holding Force @ rated current @ .001" (0.0254 mm) / Step{%BR%}(oz) Min. Holding Force @ 0.001" (0.0254mm) / Step (Un-energized){%BR%}(N) Min. Holding Force @ 0.001" (0.0254mm) / Step (Un-energized){%BR%}(oz) Max. Travel @ 0.001" (0.0254 mm) / Step{%BR%}(mm) Max. Travel @ 0.001" (0.0254 mm) / Step{%BR%}(in) Linear Travel Accuracy
35DBM-K 1.38 35.0 403 112 40.0 144.0 17.0 0.7 ± 1 Step
35DBM-L 1.38 35.0 403 112 40.0 144.0 63.5 2.5 ± 1 Step

[value]

Specification + Detail
MetricEnglish
Model Diameter{%BR%}(mm) Diameter{%BR%}(in) Max Efficiency{%BR%}(%) Nominal Torque{%BR%}(mNm) Nominal Torque{%BR%}(oz-in) Max. Recommended Input Speed{%BR%}(rpm)
R16 16.0 0.63 65 300.0 42.0 7,500
R22 22.0 0.87 50 600.0 85.0 5,000

[value]

Specification + Detail
MetricEnglish
Model Resolution{%BR%}(line counts) Type
MR2 4,8,16,20,32,40,50,64,80,100,128,160,200,250,256,400,500, 512 Magnetoresistive Encoder