什么是执行器

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2020年6月10日

执行器是将动力源和机械零件组合起来,进行机械操作的装置,比如电机 (电动机) 就是其中的一种。使用执行器可以自由控制在操作时施加的力和速度、角度等,因此可以说,执行器在机电一体化*1中发挥着核心的作用。

  • *1
    由机械工程学 (Mechanics) 和电子工程学 (Electronics) 结合而成的技术。

执行器的机制

执行器通过电机和驱动机构 (机械元件) 的组合进行操作。执行器将电机的旋转力传递给驱动机构,不仅可以转换为旋转运动,还可以转换成直线运动和螺旋运动等其他运动方式,因此可以用作多种装置的驱动源。

1. 电能 2. 转换为磁力 3. 转换为旋转运动 4. 与机械元件相结合 5. 各种物理运动(直线运动、旋转运动、螺旋运动 等)

使用执行器可以将电机等的旋转运动转换为下列各种运动。

直线运动
沿直线运动,用于自动门的开门关门等操作。
摆动运动
以恒定角度往复运动,用于机器人关节和汽车稳定器等。
正交运动
由2个正交的直线运动组合而成的运动方式,用于大楼的隔震装置等。
旋转运动
机器人的关节等,旋转角度在360度以上的运动方式。
螺旋运动
由直线运动和旋转运动组合而成的运动方式。

执行器的历史

水车和风车也可以视为一种执行器,从这个意义上说,执行器的历史可以追溯到古代。

即便如此,现代所说的执行器是在工业革命后才出现的。随着蒸汽机的普及,以及各种内燃机的出现,各种各样的执行器被开发出来用作机械的驱动机构。

在19世纪,出现了利用水压工作的压力装置和电梯、吊桥等,之后随着气压的应用不断进步,出现了铁路车辆的空气制动器和自动门的开关装置。进入20世纪,液压的使用开始了。1979年,随着世界上第一台使用电动执行器的轮椅的发明,执行器的应用领域愈发广泛。

现在,使用小型电机的电动执行器得到广泛的应用,它被内置到机器人和汽车、家电等各种各样的产品中,支撑着行业、社会和人们的生活。

执行器的种类

执行器包括很多种类,可以根据动力源的不同进行如下分类。

使用电作为动力源的执行器,典型的就是电机。易于实现小型化,便于内置到各种产品中。

伺服电机
可以自由控制位置、速度和旋转力 (扭矩) 。
步进电机
可以以恒定的极小角度精确旋转。
直线电机
利用电机的原理进行直线运动。

液压

使用液压作为动力源的执行器。输出功率较大,因此用于工程机械和大型设备等。

液压缸
通过液压使得缸内的活塞上下运动。
液压电机
通过液压获得旋转运动。

气压

使用高压气工作的执行器。不仅结构简单,而且操作灵活。

气压缸
通过气压使得缸内的活塞上下运动。
气压电机
通过气压获得旋转运动。

其他

形状记忆合金执行器
利用其可以根据温度变形的特性。
超声波电机
利用超声波的振动。

执行器的用途

执行器的用途广泛,可以在各种设备、机械中内置使用。

  • 汽车雨刮器
  • 汽车电动车窗
  • 汽车后视镜
  • 汽车电动天窗
  • 汽车门锁
  • 硬盘磁头
  • 飞机起落架
  • 飞机舵机
  • 机器人关节
  • 盾构机
  • 房屋和大楼的隔震装置
  • 直线电机列车
  • 娱乐设施的大型游戏机
  • 天文台的天文望远镜
  • 工程机械和作业车辆的机械臂等的定位装置
  • 医疗设备内置的升降装置
  • 超声波图像诊断装置
  • 相机变焦装置
  • 自动贩卖机
  • 投影仪的微镜

下面介绍ASPINA执行器的常见用途。

动力辅助服

在搬运和转装重物、上下斜坡等时,可以为使用者的屈伸和行走提供支持。ASPINA执行器不仅功能强大,而且体型轻薄,不会妨碍使用者的操作。

辅助移动工具

为使用者提供移动方式。辅助型的轮椅可以减轻护理者的负担。执行器可以用于调整轮椅的位置和方向、驱动轮椅低速行驶等。

简易自动导引车 (AGV: Auto Guided Vehicle)

用于运输用途的自动导引车。搭载ASPINA执行器的4轮台车可以运载约300kg (含车重) 的货物。

ASPINA提供多种多样的执行器解决客户的课题

随着执行器的性能越来越强大,越来越轻薄,其应用领域也在不断扩大,例如辅助人体运动的设备和动力辅助服、辅助台车、服务机器人以及AGV (自动导引车) 等。

ASPINA不仅开发执行器,同时也在推动整合了驱动电路和通信技术的一体化自主开发。敬请期待未来更加先进的技术创新。