执行器

执行器是一个的部件的机器，其负责通过打开阀移动和控制的机构或系统中，例如。简单来说，就是一个“推动者”。

执行器需要控制信号和能源。该控制信号是相对低的能量并且可以是电电压或电流，气动，或液压流体压力，或者甚至人类的功率。它的主要能源可以是电流、液压或气压。当它接收到控制信号时，执行器通过将源的能量转换为机械运动来做出响应。在电动、液压、气动的意义上，它是一种形式自动化或自动控制。

执行器是一种机制，控制系统通过它来执行操作或任务。控制系统可以是简单的（固定的机械或电子系统）、基于软件的（例如打印机驱动程序、机器人控制系统）、人或任何其他输入。

软致动器是一种响应包括机械、热和电在内的刺激而改变其形状的致动器。

液压执行器由气缸或液压马达组成，使用液压动力来促进机械操作。机械运动以线性、旋转或振荡运动的形式给出输出。由于液体几乎不可能压缩，因此液压致动器可以施加很大的力。这种方法的缺点是其加速度有限。

液压缸由一个空心圆柱管组成，活塞可以沿着该管滑动。当流体压力仅施加到活塞的一侧时，使用术语单作用。活塞只能朝一个方向移动，经常使用弹簧来使活塞返回行程。当压力施加在活塞的每一侧时，使用术语双作用；活塞两侧的任何力差都会使活塞向一侧或另一侧移动。

气动执行器能够从相对较小的压力变化中产生相当大的力。主发动机控制需要气动能量，因为它可以快速响应启动和停止，因为动力源不需要储存备用。此外，气动执行器比其他执行器更便宜，而且通常更强大。这些力通常与阀门一起使用以移动隔膜以影响通过阀门的空气流动。

气动执行器的优势恰恰在于在相对较小的体积中提供高水平的力。虽然该技术的主要缺点在于需要由多个组件组成的压缩空气网络，例如压缩机、储液器、过滤器、干燥器、空气处理子系统、阀门、管道等，这使得该技术能源效率低下，能量损失总和可达95%控制½针阀的电动阀门执行器。

自1960年以来，已经开发了多种执行器技术，电动执行器可分为以下几类：

它通过皮带（带步进或伺服的皮带驱动轴）或丝杠（滚珠或丝杠或行星机械装置）将旋转电机的旋转力转换为线性运动，以产生所需的线性运动

机电执行器的主要优点是相对于气动装置而言具有相对较高的精度水平、可能的较长生命周期以及所需的少量维护工作（可能需要润滑脂）。可以达到相对较高的力，大约为100kN。

这些执行器的主要限制是可达到的速度、它们所需的重要尺寸和重量。而此类执行器的主要应用主要见于医疗保健设备和工厂自动化。

另一种方法是电动液压执行器，其中电动机仍然是原动机，但提供扭矩来操作液压蓄能器，然后该液压蓄能器以与柴油发动机/液压通常用于重型设备的方式大致相同的方式传递驱动力。

电能用于驱动设备，如多回转阀或电动建筑和挖掘设备。

当用于控制通过阀门的流体流量时，制动器通常安装在电机上方，以防止流体压力迫使阀门打开。如果没有安装制动器，执行器会被激活以重新关闭阀门，阀门又会被慢慢强制打开。这会产生振荡（打开、关闭、打开……），并且电机和执行器最终会损坏。

大多数现有的软致动器是使用多步低产量工艺制造的，例如微成型、固体自由成型制造、和掩模光刻。然而，这些方法需要手动制造设备、后处理/组装和漫长的迭代，直到制造成熟。

为了避免当前制造过程中乏味和耗时的方面，研究人员正在探索一种合适的制造方法来有效制造软致动器。因此，可以通过快速原型制作方法（例如3D打印）一步制造的特殊软系统,用于缩小软执行器的设计和实现之间的差距，使过程更快、更便宜、更简单。它们还能够将所有执行器组件整合到一个单一的结构中，从而无需使用外部接头、粘合剂和紧固件。

形状记忆聚合物(SMP)执行器与我们的肌肉最相似，可对光、电、磁、热、pH值和湿度变化等一系列刺激做出响应。它们存在一些缺陷，包括疲劳和高响应时间，这些缺陷已经通过引入智能材料和通过先进的制造技术组合不同的材料而得到改善。3D打印机的出现为制造低成本和快速响应的SMP致动器开辟了一条新途径。SMP接收外部刺激（如热、湿气、电输入、光或磁场）的过程称为形状记忆效应(SME)。SMP表现出一些有益的特征，例如低密度、高应变恢复、生物相容性和生物降解性。

光敏聚合物/光活化聚合物(LAP)是另一种由光刺激激活的SMP。LAP执行器可以通过即时响应远程控制，无需任何物理接触，只需改变光的频率或强度。

软体机器人对柔软、轻便和生物相容性软执行器的需求影响了研究人员设计气动软执行器，因为它们具有内在的顺应性和产生肌肉张力的能力。

聚合物，例如介电弹性体（DE），离子聚合物金属复合材料（IPMC），离子电活性聚合物，聚电解质凝胶，和凝胶-金属复合物是普通材料，以形成三维层状，可以被定制以工作为软的致动器结构。EAP执行器被归类为3D打印的软执行器，它们响应电激励作为其形状的变形。