機器人的致動器與機構 林明哲 義守大學 機械與自動化工程學系
致動器(Actuator) 提供機器人移動所需的機械動力 電磁式 液壓式 氣壓式 壓電式 超音波式 形狀記憶合金 靜電式
電磁式致動器 利用載有電流的導體，於電磁鐵或永久磁鐵所形成之磁場上的受力原理而製成 較適合高速、中低負荷的應用 須較複雜之控制電路控制其動作
電磁式致動器 電動機(馬達) - 最廣泛使用的致動器 - 交流馬達、直流馬達、步進馬達、伺服馬達、伺服機等 螺線管(Solenoid) - 輸出線性動作 - 行程短
電磁式致動器 線性致動器
滾珠導螺桿
以伺服馬達驅動之機械手臂
液壓系統 將油幫浦所產生的壓力能轉換成機械能 儲油槽 幫浦 壓力控制閥 流量控制閥 方向控制閥 液壓缸-直線運動 液壓馬達-旋轉運動
液壓系統 多用於低速、高負荷之場合
液壓式致動器 油壓缸
液壓式致動器 油(液)壓馬達
液壓系統的優點： 1.小形而強有力 2.不會有過負載的危險 3.可無段變速 4.動力傳達的自由度高 5.出力調整容易 6.震動小，動作滑順 7.耐久性高 8.容易達到自動化的需求
液壓系統的缺點： 1.具有漏油的可能 2.具有引起火災的可能 3.液壓油易受溫度的影響 4.配管作業比較複雜 5.容易混入空氣 6.電動機的馬力變大(能量損失較多)
氣壓系統 利用壓縮空氣的壓力能，產生直線或旋轉運動的傳動裝置 壓縮機 儲氣槽 調壓閥 流量控制閥 方向控制閥 氣壓缸-直線運動 氣壓馬達-旋轉運動
氣壓系統 用於低速、中低負荷
氣壓系統 空氣壓縮機
氣壓式致動器 氣壓缸
氣壓式致動器 氣壓馬達
氣壓系統的優點： 1.來源不虞匱乏 2.便於輸送 3.方便儲存 4.對溫度不敏感 5.無爆炸危險 6.系統清潔 7.速度快 8.易調節 9.無超載負荷危險 10.元件構造簡單、 價格便宜，易於維修
氣壓系統的缺點： 1.空氣要調理 2.具有壓縮性 3.出力小 4.排氣噪音大 5.動力費用昂貴
壓電式致動器 壓電材料 電致伸縮/壓電效應 小位移、大出力 擴大變位 積層型壓電元件
超音波式致動器 超音波馬達 把壓電元件的超音波振動當做驅動源的傳動裝置 由激起振動的壓電振動部和加壓於該振動部的移動部所構成
形狀記憶合金致動器 Ti-Ni 之類的合金 於低溫塑性變形後加熱，會恢復原來形狀 將形狀記憶合金加工成彈簧狀，能得到體積小、重量輕，具高彈簧常數的傳動裝置
靜電式致動器 微細電極在電阻體移動子上產生感應電荷 改變電極之外加電壓極性，使移動子受力移動
機械人機構 直角座標型
機械人機構 圓柱型
機械人機構 球座標型
機械人機構 SCARA型
機械人機構 關節型
機械人機構 – 手腕
機械人機構 – 手
雙臂機器人