Линейные двигатели в последние годы значительно расширили свои горизонты применения, и их внедрение в различных отраслях, таких как робототехника, компрессоры, гидравлические системы, нефтедобыча и многие другие, стало значительно более активным. Это связано с высокой энергоэффективностью и точностью, которые они способны обеспечить.
В недавнем времени группа учёных из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) представила усовершенствованную конструкцию линейных двигателей, разработанных для использования в бионических протезах, что может существенно облегчить их производство и улучшить функциональные характеристики.
Бионические протезы — это устройства, которые помогают людям выполнять повседневные действия, такие как подъем предметов, открытие шкафов и другие подобные операции. В современных бионических протезах в основном используются обычные вращательные двигатели и передаточные механизмы, что серьезно усложняет конструкцию устройства, увеличивает его массу и производимый шум. В ситуациях, когда требуется несколько степеней свободы, например, для движения запястья, необходимо применять три отдельные двигательных механизма, что тоже является не самым оптимальным решением.
Ответом на данные недостатки стали предложения учёных ПНИПУ, которые предлагают заменить традиционные вращательные движки на более подходящие сферы и линейные двигатели. Эта замена может существенно решить проблемы, связанные с повышением тягового усилия протезов и упрощением всей конструкции. В частности, инженеры сосредоточились на улучшении конструкции пазов статора, что, в свою очередь, упростило укладку обмотки, а также модульную сборку самого двигателя.
Оптимизация конструкции позволила достигнуть значительного снижения колебаний тягового усилия, которое сократилось на целых 50%. Но, несмотря на это, само тяговое усилие претерпело легкое уменьшение. В качестве второго варианта модернизации был предложен вариант увеличения питающего напряжения, что привело к увеличению тягового усилия до 22,2 Н. Это решение оказалось крайне эффективным, поскольку увеличение напряжения записи расширяет диапазон усилий, при этом изменения веса остаются минимальными.
Таким образом, новая конструкция линейных двигателей для бионических протезов, разработанная ПНИПУ, не только улучшит точность и удобство использования этих устройств, но и значительно упростит их производство. В результате, такие протезы могут стать более доступными и функциональными, что несомненно повысит качество жизни людей с ограниченными возможностями.
Совершенствование технологии и ее интеграция в повседневные устройства открывают новые горизонты для исследований в области медицины и формирования доступной среды как для людей с инвалидностью, так и для их семей.
Процесс усовершенствования линейных двигателей не останавливается, и, вероятно, следующие шаги будут направлены на дальнейшее расширение функциональности и надежности бионических протезов на базе этих инновационных двигателей. Ожидается, что с развитием технологий производители будут стремиться к созданию устройств, которые смогут адаптироваться под индивидуальные потребности их пользователей и обеспечивать максимальный комфорт в повседневной жизни.
Это открывает широкие перспективы не только для инженеров и исследователей, но и для самих пользователей, поскольку будет повышен уровень интеграции высоких технологий в социальную жизнь и повседневные активности людей.