• 執行器

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    什么是執行器

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    執行器是一個的部件的機器,其負責通過打開閥移動和控制的機構系統中,例如。簡單來說,就是一個“推動者”。

    執行器需要控制信號和能源。該控制信號是相對低的能量并且可以是電電壓或電流,氣動,或液壓流體壓力,或者甚至人類的功率。它的主要能源可以是電流、液壓或氣壓。當它接收到控制信號時,執行器通過將源的能量轉換機械運動來做出響應。在電動、液壓、氣動的意義上,它是一種形式自動化或自動控制。

    執行器是一種機制,控制系統通過它來執行操作或任務。控制系統可以是簡單的(固定的機械或電子系統)、基于軟件的(例如打印機驅動程序、機器人控制系統)、人或任何其他輸入。

    執行器的類型

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    軟執行器

    軟致動器是一種響應包括機械、熱和電在內的刺激而改變其形狀的致動器。

    液壓執行器

    液壓執行器由氣缸或液壓馬達組成,使用液壓動力來促進機械操作。機械運動以線性、旋轉或振蕩運動的形式給出輸出。由于液體幾乎不可能壓縮,因此液壓致動器可以施加很大的力。這種方法的缺點是其加速度有限。

    液壓缸由一個空心圓柱管組成,活塞可以沿著該管滑動。當流體壓力僅施加到活塞的一側時,使用術語單作用。活塞只能朝一個方向移動,經常使用彈簧來使活塞返回行程。當壓力施加在活塞的每一側時,使用術語雙作用;活塞兩側的任何力差都會使活塞向一側或另一側移動。

    氣動執行器

    氣動執行器能夠從相對較小的壓力變化中產生相當大的力。主發動機控制需要氣動能量,因為它可以快速響應啟動和停止,因為動力源不需要儲存備用。此外,氣動執行器比其他執行器更便宜,而且通常更強大。這些力通常與閥門一起使用以移動隔膜以影響通過閥門的空氣流動。

    氣動執行器的優勢恰恰在于在相對較小的體積中提供高水平的力。雖然該技術的主要缺點在于需要由多個組件組成的壓縮空氣網絡,例如壓縮機、儲液器、過濾器干燥器、空氣處理子系統、閥門、管道等,這使得該技術能源效率低下,能量損失總和可達95%控制?針閥的電動閥門執行器。

    電動執行器

    自1960年以來,已經開發了多種執行器技術,電動執行器可分為以下幾類:

    機電執行器

    它通過皮帶(帶步進或伺服的皮帶驅動軸)或絲杠(滾珠或絲杠或行星機械裝置)將旋轉電機的旋轉力轉換為線性運動,以產生所需的線性運動

    機電執行器的主要優點是相對于氣動裝置而言具有相對較高的精度水平、可能的較長生命周期以及所需的少量維護工作(可能需要潤滑脂)。可以達到相對較高的力,大約為100kN。

    這些執行器的主要限制是可達到的速度、它們所需的重要尺寸和重量。而此類執行器的主要應用主要見于醫療保健設備工廠自動化

    電動液壓執行器

    另一種方法是電動液壓執行器,其中電動機仍然是原動機,但提供扭矩來操作液壓蓄能器,然后該液壓蓄能器以與柴油發動機/液壓通常用于重型設備的方式大致相同的方式傳遞驅動力。

    電能用于驅動設備,如多回轉閥或電動建筑和挖掘設備。

    當用于控制通過閥門的流體流量時,制動器通常安裝在電機上方,以防止流體壓力迫使閥門打開。如果沒有安裝制動器,執行器會被激活以重新關閉閥門,閥門又會被慢慢強制打開。這會產生振蕩(打開、關閉、打開……),并且電機和執行器最終會損壞。

    3D打印軟執行器

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    大多數現有的軟致動器是使用多步低產量工藝制造的,例如微成型、固體自由成型制造、和掩模光刻。然而,這些方法需要手動制造設備、后處理/組裝和漫長的迭代,直到制造成熟。

    執行器

    為了避免當前制造過程中乏味和耗時的方面,研究人員正在探索一種合適的制造方法來有效制造軟致動器。因此,可以通過快速原型制作方法(例如3D打印)一步制造的特殊軟系統,用于縮小軟執行器的設計和實現之間的差距,使過程更快、更便宜、更簡單。它們還能夠將所有執行器組件整合到一個單一的結構中,從而無需使用外部接頭、粘合劑緊固件

    形狀記憶聚合物(SMP)執行器與我們的肌肉最相似,可對光、電、磁、熱、pH值和濕度變化等一系列刺激做出響應。它們存在一些缺陷,包括疲勞和高響應時間,這些缺陷已經通過引入智能材料和通過先進的制造技術組合不同的材料而得到改善。3D打印機的出現為制造低成本和快速響應的SMP致動器開辟了一條新途徑。SMP接收外部刺激(如熱、濕氣、電輸入、光或磁場)的過程稱為形狀記憶效應(SME)。SMP表現出一些有益的特征,例如低密度、高應變恢復、生物相容性和生物降解性。

    光敏聚合物/光活化聚合物(LAP)是另一種由光刺激激活的SMP。LAP執行器可以通過即時響應遠程控制,無需任何物理接觸,只需改變光的頻率或強度。

    軟體機器人對柔軟、輕便和生物相容性軟執行器的需求影響了研究人員設計氣動軟執行器,因為它們具有內在的順應性和產生肌肉張力能力

    聚合物,例如介電彈性體(DE),離子聚合物金屬復合材料(IPMC),離子電活性聚合物,聚電解質凝膠,和凝膠-金屬復合物是普通材料,以形成三維層狀,可以被定制以工作為軟的致動器結構。EAP執行器被歸類為3D打印的軟執行器,它們響應電激勵作為其形狀的變形。

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    詞條目錄
    1. 什么是執行器
    2. 執行器的類型
    3. 軟執行器
    4. 液壓執行器
    5. 氣動執行器
    6. 電動執行器
    7. 機電執行器
    8. 電動液壓執行器
    9. 3D打印軟執行器

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