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工業(yè)領(lǐng)域,，機器人和自主機器正變得越來越重要。在未來,，它們將繼續(xù)為人類分擔(dān)壓力,，幫助人們完成工作。然而，這個過程并不總是順利的,，因為無論這些技術(shù)幫手現(xiàn)在有多么優(yōu)秀,，它們?nèi)匀蝗狈σ恍┲匾哪芰Γ缱龀鲎园l(fā)性或獨立性動作,。這些能力是人類與生俱來的,，但對機器來說，實現(xiàn)起來卻非常困難,。為了解決這個問題,，西門子*研究院的專家正在研究一種名為執(zhí)行器的驅(qū)動元件以及驅(qū)動系統(tǒng)的功能一體化。他們希望能優(yōu)化機器人和自主機器,，以改善它們與人類的合作,。

這些功能可以以機電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)結(jié)合了機械,、電子和信息技術(shù),，可打造面向驅(qū)動系統(tǒng)及其應(yīng)用的全新解決方案。西門子*研究院的Rolf Hellinger表示：“人類及其眾多不同的能力為我們提供了基準(zhǔn),。”目前,。Hellinger正與他的研究小組一起在西門子內(nèi)開展優(yōu)化面向工業(yè)應(yīng)用的機器人技術(shù)的工作。

半自主式擬人機械手可在工業(yè)領(lǐng)域開辟新道路

在未來,，機電一體化技術(shù)將掀起制造業(yè)革命

在未來,，自主合作式機器無疑將承擔(dān)起越來越多的工業(yè)制造任務(wù)。從簡單的裝配工作,，到全自主運行及獨立學(xué)習(xí)新任務(wù),，其技能范圍十分廣闊。機電一體化系統(tǒng)研究小組負責(zé)人Georg Bachmaier表示：“我們想將機電一體化領(lǐng)域和機器人領(lǐng)域的技術(shù)整合到西門子的業(yè)務(wù)中,。”

電磁系統(tǒng)研究小組負責(zé)人Markus Klöpzig說：“我們需要讓機器的動作既富有力量,，又足夠快速靈活。”與此同時,，機器還必須有很高的動作靈敏度,，且像人類肌肉骨骼系統(tǒng)一樣強健。Bachmaier指出：“想想看,，人手是多么靈巧能干,！它既拿得起電鉆，又拿得穩(wěn)生雞蛋,。”

機器要想掌握這樣的能力就需要配備定制的執(zhí)行器,，例如將信號轉(zhuǎn)換為機械動作或壓力等其它物理屬性的技術(shù)。此外,，研究人員將需要高效且高度集成的傳動系統(tǒng)和機器,，以便開發(fā)和整合新的機器人功能,。下文的案例可以展示這是如何完成的。

Aristide Spagnolo等來自西門子*研究院的專家正在研究如何借助智能散熱概念來提高驅(qū)動系統(tǒng)的能效和使用壽命,。

向自然與人類學(xué)習(xí)

西門子*研究院的專家正在研發(fā)比之前的系統(tǒng)更加輕巧的柔性機電一體化功能模塊,。電動輪驅(qū)動裝置就是其中一個例子，它將為移動式自主機器的自動化鋪平道路,。可以想見,，在未來,，這類解決方案將允許人類通過手勢或語音指令來控制機器。當(dāng)然,，確保人類和機器的安全始終是重中之重,。

人體肌肉也可以為具備新屬性的驅(qū)動系統(tǒng)提供參考。在人體里,，肌肉群可以通過整合大量細微而快速的動作來產(chǎn)生巨大的力量并完成復(fù)雜的運動,。西門子*研究院的研究人員正以此為模型進行研發(fā)工作。他們使用了多項技術(shù),，其中就包括壓電執(zhí)行器,，其效率是電力驅(qū)動系統(tǒng)的8倍左右，且功率密度堪與人類肌肉相媲美,。通過將這樣的執(zhí)行器與微型液壓系統(tǒng)相結(jié)合,，研究人員能夠模仿肌肉屬性，將機器的諸多細微動作連貫起來,。

在工業(yè)領(lǐng)域,，機器人和自主機器正變得越來越重要。研究人員需要借助高效驅(qū)動系統(tǒng)來擴展和改進機器的功能,。

未來工業(yè)驅(qū)動技術(shù)的散熱概念

壓電驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點是,，當(dāng)輸出功率很低但力量要求很高時，它們尤為高效,。常規(guī)電磁驅(qū)動系統(tǒng)更適用于輸出功率約為30瓦及更高的應(yīng)用,。驅(qū)動系統(tǒng)必須具備高性能，同時還要質(zhì)量輕,、外形小巧,。這種系統(tǒng)的缺點是它們很快就會變得很熱，而這會損害驅(qū)動系統(tǒng)的效率并減少它的使用壽命,。正因如此,，研究人員開展了一系列項目以查明電機繞組的油冷系統(tǒng)以及繞組整體對驅(qū)動系統(tǒng)性能的影響等問題。

與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動系統(tǒng)相比,，高效的散熱系統(tǒng)和功能性集成可以大幅提升功率密度,。一體化機器的概念減少了所需接口的數(shù)量，這有助于打造分布式工業(yè)設(shè)施。Klöpzig表示：“在未來, 為滿足不斷增長的對人機合作交互的需求,，驅(qū)動系統(tǒng)和機器人需要變得更智能,、高效，而傳感器網(wǎng)絡(luò)就是至關(guān)重要的組件,。從這一角度上來講,，我們將為未來的工業(yè)驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)造前提條件。”