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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
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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
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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
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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
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電磁式致動器 線性致動器
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滾珠導螺桿
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以伺服馬達驅動之機械手臂
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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
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液壓系統 多用於低速、高負荷之場合
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液壓式致動器 油壓缸
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液壓式致動器 油(液)壓馬達
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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
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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)
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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
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氣壓系統 用於低速、中低負荷
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氣壓系統 空氣壓縮機
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氣壓式致動器 氣壓缸
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氣壓式致動器 氣壓馬達
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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機械人機構 直角座標型
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機械人機構 圓柱型
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機械人機構 球座標型
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機械人機構 SCARA型
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機械人機構 關節型
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機械人機構 – 手腕
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機械人機構 – 手
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雙臂機器人
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