Actuator
- 類別: Actuation & drivetrain › Motors
- 標籤: actuation, hardware
把能量轉換成運動、用於機器人移動與操作的元件。
定義
致動器將能量轉換為實體運動，用來驅動機器人關節與機構。類型包括電動馬達、液壓缸、氣壓缸與壓電元件。選擇時取決於力量、速度、精度與使用環境。
為何重要
致動器是任何把控制訊號轉換成實體運動的東西，也是讓機器人成為機器人、而不只是一組感測器的元件。致動器的選擇是設計中影響最深遠的單一硬體決定，因為它決定了扭矩、速度、精度、順應性、噪音、成本，以及出問題時機器的表現。兩台幾何結構與軟體完全相同的機器人，如果一台使用減速伺服機、另一台使用準直驅，操作起來的感覺會截然不同。
主要應用
- 手臂、腿部與手腕上的機器人關節
- 夾爪與末端執行器，包括真空與氣動款式
- 移動底盤驅動，從減速直流馬達到直驅輪轂馬達
- 透過導螺桿、皮帶與線性致動器實現的線性運動
- 用於安全實體互動的順應式與串聯彈性致動
- 外科與實驗室儀器中的微型致動
實際應用
低成本手臂使用減速伺服機致動器，因為它們自成一體又便宜。足式機器人越來越常使用準直驅，接受較低的減速比與較高的電流，以換取可回驅性：也就是可以被推動，並透過馬達電流而不是專用的力感測器來感知接觸的能力。工業手臂使用高減速比的諧波減速機，以取得剛性與精度，代價是實際上無法回驅。每一種選擇都決定了靠近這台機器人是否安全，以及它能否察覺自己撞到了東西。
常見誤解
- 致動器就是電動馬達：氣動、液壓、形狀記憶與壓電致動器都有人使用
- 扭矩越大越好：扭矩來自減速，而減速會犧牲速度、增加背隙並降低可回驅性
- 致動器規格描述的就是關節的表現：致動器與關節之間的傳動機構會改變下游的一切
- 堵轉扭矩就是可用扭矩：在堵轉狀態下保持，會讓大多數致動器很快過熱，而連續額定值要低得多
誰需要了解
- 任何設計或指定機器人關節規格的人
- 比較不同致動類型之手臂與足式平台的採購者
- 判斷機器人能否安全地被人反向推動的工程師
- 想了解致動器選擇為何會限制控制策略的學生
- 任何在診斷過熱、背隙或意外剛性問題的人
相關技術
- 伺服馬達
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- 諧波減速機
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- 氣動人工肌肉
- 壓電換能器
- 線性致動器
- 液壓缸
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