执行器是机械或机电设备,通过将能量转化为物理运动,使机器人能够移动。 它们充当机器人的“肌肉”,执行来自控制系统的命令,以操纵关节、轮子或其他组件。 如果没有执行器,机器人将无法与其环境交互、执行任务或调整其位置。 执行器的类型和功能各不相同,但其核心作用是将信号(例如电、液压或气动输入)转换为驱动运动的精确机械动作。
常见的执行器类型包括电动机、液压缸和气动系统。 像伺服电机或步进电机这样的电动机因其精度和易于与数字控制系统集成而被广泛用于机器人技术。 例如,机器人手臂可以使用伺服电机以高精度旋转其关节,而轮式机器人可以使用直流电机来驱动其车轮。 液压执行器使用加压流体,为装配线中的工业机器人手臂等重型应用提供高力。 气动执行器由压缩空气驱动,通常用于快速、轻量级的运动,例如在取放系统中。 执行器的选择取决于诸如所需力、速度、能源效率和环境条件等因素。
执行器通过反馈回路进行控制,以确保精确的运动。 例如,电机可以使用编码器来测量其旋转位置并实时调整其输出。 这种闭环控制使机器人能够执行诸如保持平衡(如在人形机器人中看到的)或在不压碎物体的情况下抓取物体等任务。 开发人员通常将执行器与微控制器或单板计算机连接,使用脉冲宽度调制 (PWM) 或 I²C 等通信协议来调节速度或位置。 在高级应用中,执行器与传感器(例如,激光雷达、摄像头)协同工作,以实现自适应行为,例如无人机调整螺旋桨速度以在有风的条件下稳定。 正确的执行器选择和校准对于平衡机器人系统的性能、功耗和耐用性至关重要。