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定義

對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛的定義是:一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用某種驅(qū)動(dòng)能源并在某種控制信號(hào)作用下工作。

因?yàn)樵絹碓蕉嗟墓S采用了自動(dòng)化控制，人工操作被機(jī)械或自動(dòng)化設(shè)備所替代，人們要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的界面作用，更要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)增強(qiáng)工作安全性能和環(huán)境保護(hù)性能。在一些危險(xiǎn)性的場(chǎng)合，自動(dòng)化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置能減少人員的傷害。某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關(guān)閉，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)能阻止危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)散同時(shí)將工廠損失減至最少。對(duì)一些高壓大口徑的閥門，所需的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩非常大，這時(shí)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須提高機(jī)械效率并使用高輸出的電機(jī)，這樣平穩(wěn)的操作大口徑閥門。

分類

以電能、壓縮空氣或壓力油為動(dòng)力，輸出與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角或直線位移，以一定轉(zhuǎn)矩或推力推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而完成生產(chǎn)過程參數(shù)控制要求的裝置，也稱執(zhí)行器。根據(jù)采用動(dòng)力源的不同，通常有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它接受來自控制儀表或人工給定的控制信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行功率放大，然后轉(zhuǎn)換為輸出軸的相應(yīng)的角位移或直線位移，用以推動(dòng)各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如調(diào)節(jié)閥、風(fēng)門擋板等，改變被調(diào)介質(zhì)流量，以完成各種過程參數(shù)的自動(dòng)控制或人工手動(dòng)控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作規(guī)律通常是線性的，也有采用等百分比型的。其控制信號(hào)有連續(xù)的電流信號(hào)，也有斷續(xù)的電壓信號(hào)或脈沖信號(hào)。

目前常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電信號(hào)氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行器。

電信號(hào)氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)

以壓縮空氣為動(dòng)力，可直接接受標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號(hào)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有動(dòng)作平穩(wěn)，推力大，精度高，本質(zhì)防爆，易于實(shí)現(xiàn)所要求的控制規(guī)律等特點(diǎn)。其多數(shù)品種帶有斷電源、斷氣源、斷電信號(hào)的"三斷"自鎖保位功能，使用安全性高。

圖1為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理框圖。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由自動(dòng)工作系統(tǒng)和各種輔助裝置兩大部分組成。前者包括電-氣轉(zhuǎn)換器、定位器、氣缸、連桿等部件，后者包括手操機(jī)構(gòu)、"三斷"自鎖裝置、閥位變送器、行程開關(guān)等。電-氣轉(zhuǎn)換器將電流控制信號(hào)變?yōu)闅鈮嚎刂菩盘?hào)。按力平衡原理工作的定位器和作為動(dòng)力部件的氣缸以及連桿等構(gòu)成的自動(dòng)工作系統(tǒng)的功能是使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出角位移與輸入控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。手操機(jī)構(gòu)用于裝置調(diào)整和就地應(yīng)急操作。"三斷"自鎖裝置由氣源、電源、電信號(hào)的監(jiān)控回路和斷氣源時(shí)的鎖緊裝置構(gòu)成。當(dāng)上述故障之一發(fā)生時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出保位，保證設(shè)備和運(yùn)行安全。閥位變送器將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號(hào)，行程開關(guān)用來發(fā)出極限位置的開關(guān)量信號(hào)。

圖1 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理框圖

功能完善的帶"三斷"保護(hù)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛用于各個(gè)工業(yè)部門。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)工作量較大。常見的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有僅帶斷氣源保護(hù)功能的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥，脈沖電信號(hào)氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。前兩者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者采用脈沖控制，安全性好。

電動(dòng)執(zhí)行器

分角行程、直行程兩大類。根據(jù)信號(hào)制和全行程時(shí)間的不同，又分基型品種和多個(gè)派生品種。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，它們和不同型號(hào)電動(dòng)操作器配用，可實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)的自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)雙向無擾切換，中途限位及遠(yuǎn)方手操等功能。

電動(dòng)執(zhí)行器由伺服放大器和伺服機(jī)構(gòu)兩大部件配套組成。圖2為電動(dòng)執(zhí)行器原理框圖。它是一個(gè)位置自動(dòng)控制系統(tǒng)。來自控制儀表的控制信號(hào)和由位置發(fā)送器返回的閥位反饋信號(hào)的偏差，經(jīng)伺服放大器進(jìn)行功率放大，然后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，使減速器推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)朝減小偏差方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸最后穩(wěn)定在與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置上，電動(dòng)操作器的作用是進(jìn)行控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換及遠(yuǎn)方手動(dòng)操作。

圖2 電動(dòng)執(zhí)行器原理框圖

1-伺服放大器; 2-電動(dòng)操作器; 3-伺服機(jī)構(gòu);4-伺服電機(jī); 5-減速器; 6-位置發(fā)送器

閥門與自動(dòng)化

為了成功的實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化，最重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內(nèi)介質(zhì)的特殊要求。通常生產(chǎn)過程和工藝介質(zhì)能夠決定閥門的種類，閥芯的類型以及閥內(nèi)件和閥門的結(jié)構(gòu)和材料。

閥門選擇好后接下來就要考慮自動(dòng)化的要求即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇?？梢院?jiǎn)單的按兩種基本的閥門操作類型來考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1.旋轉(zhuǎn)式閥門（單回轉(zhuǎn)閥門）

這類閥門包括:旋塞閥、球閥、蝶閥以及風(fēng)門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.多回轉(zhuǎn)閥門

這類閥門可以是非旋轉(zhuǎn)提升式閥桿或旋轉(zhuǎn)非提升式桿，或者說是他們需要多轉(zhuǎn)操作去驅(qū)動(dòng)閥門到開或關(guān)的位置。這類閥門包括:直通閥（截止閥）、閘閥、刀閘閥等。作為一種選擇，直線輸出的氣動(dòng)或液動(dòng)氣缸或薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)也開來驅(qū)動(dòng)上述閥門。

目前共有四種類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們能夠使用不同的驅(qū)動(dòng)能源，能夠操作各種類型的閥門。

1.電動(dòng)多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電力驅(qū)動(dòng)的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是常用、可靠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型之一。使用單相或三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪或蝸輪蝸桿最后驅(qū)動(dòng)閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)使閥門打開或關(guān)閉。

多回轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以快速驅(qū)動(dòng)大尺寸閥門。為了保護(hù)閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點(diǎn)的限位開關(guān)會(huì)切斷電機(jī)電源，同時(shí)當(dāng)安全力矩被超過時(shí)，力矩感應(yīng)裝置也會(huì)切斷電機(jī)電源，位置開關(guān)用于指示閥門的開關(guān)狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機(jī)構(gòu)可在電源故障時(shí)手動(dòng)操作閥門。

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是所有部件都安裝在一個(gè)殼體內(nèi)，在這個(gè)防水、防塵、防爆的外殼內(nèi)集成了所有基本及*的功能。主要缺點(diǎn)是，當(dāng)電源故障時(shí)，閥門只能保持在原位，只有使用備用電源系統(tǒng)，閥門才能實(shí)現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關(guān)）

2.電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似于電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運(yùn)動(dòng)。新一代電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜功能，例如:使用非進(jìn)入式用戶友好的操作界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定與診斷功能。

單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達(dá)800公斤米，另外應(yīng)為所需電源較小，它們可以安裝電池來實(shí)現(xiàn)故障安全操作。

3.流體驅(qū)動(dòng)多回轉(zhuǎn)式或直線輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常用于操作直通閥（截止閥）和閘閥，它們使用氣動(dòng)或液動(dòng)操作方式。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，很容易實(shí)現(xiàn)故障安全操作模式。

通常情況下人們使用電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)閘閥和截止閥，只有在無電源時(shí)才考慮使用液動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4.流體驅(qū)動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)、液動(dòng)單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常通用，它們不需要電源并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。它們應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛。通常輸出從幾公斤米到幾萬公斤米。它們使用氣缸及傳動(dòng)裝置將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直角輸出，傳動(dòng)裝置通常有:撥叉、齒輪齒條，杠桿。齒輪齒條在全行程范圍內(nèi)輸出相同力矩，它們非常適用于小尺寸閥門，撥叉具有較高效率在行程起點(diǎn)具有高力矩輸出非常適合于大口徑閥門。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般安裝電磁閥、定位器或位置開關(guān)等附件來實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的控制和監(jiān)測(cè)。

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)故障安全操作模式。

選擇要素

選擇一臺(tái)合適的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和規(guī)格時(shí)必須考慮下列要素:

驅(qū)動(dòng)能源

常用的驅(qū)動(dòng)能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅(qū)動(dòng)能源，對(duì)于大尺寸閥門一般選用三相電源，對(duì)于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可有多種電源類型供選擇。有時(shí)也可選直流供電，此時(shí)可通過安裝電池實(shí)現(xiàn)電源故障安全操作。

流體源種類很多，首先可以是不同的介質(zhì)如:壓縮空氣、氮?dú)狻⑻烊粴?、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。

閥門類型

當(dāng)選擇閥門用執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型。有些閥門需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要往復(fù)式驅(qū)動(dòng)，它們影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的選擇。

通常多回轉(zhuǎn)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格要貴，但是往復(fù)式直行程輸出的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)便宜。

力矩大小

對(duì)于90度回轉(zhuǎn)的閥門如:球閥、碟閥、旋塞閥，最好通過閥門廠商獲得相應(yīng)閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測(cè)試閥門在額定壓力下閥門所需的操作力矩，他們將這一力矩提供給客戶。對(duì)于多回轉(zhuǎn)的閥門情況有所不同，這些閥門可分為:往復(fù)式（提升式）運(yùn)動(dòng)-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復(fù)式運(yùn)動(dòng)-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復(fù)式-閥桿旋轉(zhuǎn)，必須測(cè)量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

一旦執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和閥門所需驅(qū)動(dòng)力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時(shí)還需考慮閥門操作的速度和頻率。

流體驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有固定的行程時(shí)間。

部分小規(guī)格的直流電動(dòng)單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。

開關(guān)控制

自動(dòng)控制閥最大的好處是可以遠(yuǎn)距離的操作閥門，這就意味著操作人員可以坐在控制室控制生產(chǎn)過程而不需要親臨現(xiàn)場(chǎng)去人工操作閥門的開和關(guān)。人們只需鋪設(shè)一些管線連接控制室和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)能源通過管線直接激勵(lì)電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常用的4-20mA信號(hào)來反饋閥門的位置。

連續(xù)控制

如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)被要求用于控制過程系統(tǒng)的液位、流量或壓力等參數(shù)，這是要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作的工作，可以用4-20mA或0~10V的模擬量作為控制信號(hào)，然而這個(gè)信號(hào)可能會(huì)和過程一樣頻繁的改變。如果需要非常高頻率動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只有選擇特殊的能頻繁啟停的調(diào)節(jié)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)過程中需要多臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，可以通過使用數(shù)字通訊系統(tǒng)將各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接起來，這樣可大大降低安裝費(fèi)用。數(shù)字通訊回路可以快速高效的傳遞指令和收集信息。目前有多種通訊方式如:FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專為閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的PAKSCAN等。數(shù)字通訊系統(tǒng)不單單可以降低投資費(fèi)用，它們還可以收集大量閥門信息，這些信息對(duì)于閥門的預(yù)測(cè)性維護(hù)程序非常有價(jià)值。

預(yù)測(cè)性維護(hù)

操作人員可以借助內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來記錄閥門每次動(dòng)作時(shí)力矩感應(yīng)裝置測(cè)得的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測(cè)閥門運(yùn)行的狀態(tài)，可以提示閥門是否需要維修，也可以用這些數(shù)據(jù)來診斷閥門。

針對(duì)閥門可以診斷如下數(shù)據(jù):

1.閥門密封或填料摩擦力

2.閥桿、閥門軸承的摩擦力矩

3.閥座摩擦力

4.閥門運(yùn)行中的摩擦力

5.閥芯的所受的動(dòng)態(tài)力

6.閥桿螺紋摩擦力

7.閥桿位置

上述大部分?jǐn)?shù)據(jù)存在于所有種類的閥門，但著重點(diǎn)不同，例如:對(duì)于蝶閥，閥門運(yùn)行中的摩擦力是可以忽略的，但對(duì)于旋塞閥這個(gè)力數(shù)值卻很大。

不同的閥門具有不同的力矩運(yùn)行曲線，例如:對(duì)于楔式閘飯，開啟和關(guān)閉力矩都非常大，其它行程時(shí)只有填料摩擦力和螺紋摩擦力，關(guān)閉時(shí)，液體靜壓力作用在閘板上增加了閥座摩擦力，最終楔緊效應(yīng)使力矩迅速增大直到關(guān)閉到位。所以根據(jù)力矩曲線的變化可以預(yù)測(cè)出將會(huì)發(fā)生的故障，可以對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)提供有價(jià)值的信息。

智能變頻控制

執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作過程中，由于電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致工作時(shí)額定頻率的變化，通過智能變頻控制可使頻率達(dá)到額定值

例如:由于電阻或外力原因，電機(jī)啟動(dòng)速度變慢，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程控制的誤差，運(yùn)用智能變頻控制，可以改變輸入轉(zhuǎn)速，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作更可靠和穩(wěn)定

廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)

李學(xué)榮于1988年提出廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概念[1]，其主要出發(fā)點(diǎn)有兩條:1）為了開發(fā)性能更加優(yōu)良的機(jī)器，必須將純機(jī)械的機(jī)構(gòu)加以拓展，開發(fā)出結(jié)構(gòu)新穎的擴(kuò)展傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)功能的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu);2）將構(gòu)成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件加以廣義化。在此基礎(chǔ)上，鄒慧君從現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展動(dòng)向出發(fā)，給出廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的更加確切定義:廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)單元與執(zhí)行單元組成的可控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器的機(jī)械能轉(zhuǎn)化、運(yùn)動(dòng)生成和轉(zhuǎn)化等功能的執(zhí)行者，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心。

廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本特性

（1）可控性:廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過傳感技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)等使機(jī)電融合在一起，可根據(jù)功能需求的變化，只要對(duì)驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行可編程控制即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多變的輸出運(yùn)動(dòng)，使原來"剛性化"輸出發(fā)展成"柔性化"輸出，實(shí)現(xiàn)輸出運(yùn)動(dòng)的多樣性。

（2）智能化:通過采用一些智能化驅(qū)動(dòng)元件，如形狀記憶合金等，使機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)具有智能化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能控制。

（3）微型化:通過微型馬達(dá)、壓電晶體等作用可使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生微米級(jí)工作行程，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)微型化。

（4）集成性:隨著現(xiàn)代機(jī)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，通過設(shè)計(jì)可制造出實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)輸出的"運(yùn)動(dòng)集成塊"，如直線位移單元等。

（5）高性能化:廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸出與驅(qū)動(dòng)元件的特性和機(jī)構(gòu)類型有關(guān)，而不是單純?nèi)Q于機(jī)構(gòu)類型?，F(xiàn)代的驅(qū)動(dòng)元件己包括各類電機(jī)、液壓缸和氣動(dòng)缸、壓電驅(qū)動(dòng)器、電磁開關(guān)、形狀記憶合金等多種形式，其驅(qū)動(dòng)特性不同于傳統(tǒng)單一的動(dòng)力源。將機(jī)構(gòu)內(nèi)涵擴(kuò)大為驅(qū)動(dòng)元件與機(jī)構(gòu)的集成體使得設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)空間由一維設(shè)計(jì)空間變?yōu)橥瑫r(shí)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)元件參數(shù)和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)并考慮兩者集成的兩維設(shè)計(jì)空間，設(shè)計(jì)者有更多的設(shè)計(jì)參數(shù)用以提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，擴(kuò)大機(jī)構(gòu)的功能。

廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

（1）縫制設(shè)備

一百多年來，人們對(duì)縫紉機(jī)不斷進(jìn)行改進(jìn)和革新，從普通腳踏式家用縫紉機(jī)發(fā)展到多功能工業(yè)縫紉機(jī)。進(jìn)入上世紀(jì)60年代后，縫紉機(jī)的研制開始應(yīng)用電子技術(shù)，出現(xiàn)了機(jī)電一體化的縫紉機(jī)，這種新型縫紉機(jī)用可控電機(jī)和微處理器對(duì)縫制過程進(jìn)行控制，提高了縫紉機(jī)的柔性。目前，縫制設(shè)備向機(jī)電結(jié)合的方向發(fā)展己是業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。不少人認(rèn)為要使四大機(jī)構(gòu)以及橫針機(jī)構(gòu)、剪線機(jī)構(gòu)的動(dòng)作做到"隨心所欲"，例如任意改變針桿的行為、挑線孔的軌跡和橫針的動(dòng)作，只采用"傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)"己是無能為力，必須求助于"機(jī)電運(yùn)動(dòng)技術(shù)"，以提高縫制設(shè)備的性能。

（2）照相機(jī)調(diào)焦系統(tǒng)

照相機(jī)由鏡頭、快門、光圈、調(diào)焦裝置、取景器、卷片機(jī)構(gòu)和盒體等部分組成。由于機(jī)電一體化技術(shù)在該領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，其內(nèi)部大量復(fù)雜的機(jī)構(gòu)己經(jīng)被集成電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電磁執(zhí)行元件所代替。照相機(jī)從精密機(jī)械與光學(xué)結(jié)合的傳統(tǒng)產(chǎn)品已發(fā)展為精密機(jī)械、光學(xué)和微電子技術(shù)三者一體化的自動(dòng)化系統(tǒng)。

（3）數(shù)控銑床

在數(shù)控銑床中，主要分別以伺服馬達(dá)、齒輪減速機(jī)和螺旋機(jī)構(gòu)為原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過利用伺服控制系統(tǒng)來控制伺服馬達(dá)的輸出運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償螺旋機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差。廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用使得螺旋機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)呈非線性函數(shù)，可有效地改善輸出運(yùn)動(dòng)的三維精度，從而提高機(jī)床的整體性能。

（4）金屬成形壓力機(jī)

在金屬成形壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)了由大功率的常速電機(jī)和小功率的伺服電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)一個(gè)兩自由度的平面七桿機(jī)構(gòu)。這種混合驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)具有非常*的性能，可以實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)的低成本數(shù)控化。另外，日本Muratec公司采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來改善壓力機(jī)的工作性能，該系統(tǒng)采用伺服馬達(dá)控制沖頭的工作方式，實(shí)現(xiàn)了較同類機(jī)械高出150%的沖壓速度，并同時(shí)抑制了振動(dòng)及噪音。