Emerging Actuator Technologies pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Pons, José L.

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2005-5

价格:976.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470091975

丛书系列:

图书标签:

Actuators
Emerging Technologies
Materials Science
Robotics
Automation
Microactuators
Smart Materials
Sensors
Engineering
Mechatronics

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具体描述

Actuators are devices that convert electrical energy into mechanical work, traditionally used in electrical, pneumatic and hydraulic systems. As the demand for actuator technologies grows in biomedical, prosthetic and orthotic applications, there is an increasing need for complex and sophisticated products that perform efficiently also when scaled to micro and nano domains.

Providing a comprehensive overview of actuators for novel applications, this excellent book:

* Presents a mechatronic approach to the design, control and integration of a range of technologies covering piezoelectric actuators, shape memory actuators, electro-active polymers, magnetostrictive actuators and electro- and magnetorheological actuators.

* Examines the characteristics and performance of emerging actuators upon scaling to micro and nano domains.

* Assesses the relative merits of each actuator technology and outlines prospective application fields.

Offering a detailed analysis on current advances in the field, this publication will appeal to practising electrical and electronics engineers developing novel actuator systems. Mechanical and automation engineers, computer scientists and researchers will also find this a useful resource.

好的，这里为您提供一份关于《Emerging Actuator Technologies》一书的详细图书简介，内容不包含原书可能涉及的具体技术细节，而是侧重于该领域所面临的挑战、应用前景以及跨学科研究的必要性，旨在激发读者对新兴驱动技术广泛潜力的兴趣。 --- 书名：新兴驱动器技术（Emerging Actuator Technologies）图书简介在当代工程、生物医学和材料科学的交汇点，驱动器（Actuator）技术正经历着一场深刻的范式转变。我们正从依赖传统、基于电磁或液压原理的驱动系统，迈向一个由创新材料、智能控制与微纳制造共同定义的崭新时代。本书深入探讨的正是这一前沿领域——新兴驱动器技术，它不仅仅是现有技术的简单迭代，更是对驱动效率、尺寸限制、环境适应性和功能多样性提出的颠覆性挑战的回应。第一部分：驱动理论的边界与新材料的崛起驱动器的核心功能是将能量转换为精确、可控的机械运动。在过去的几十年里，这一过程主要由成熟的电机和气动/液压系统主导。然而，当应用场景扩展到微流控芯片、可穿戴设备、仿生机器人甚至活体组织工程时，传统驱动器固有的体积庞大、能耗高、响应慢以及对复杂环境适应性差等缺点便暴露无遗。本书首先构建了一个宏观的理论框架，审视了传统驱动理论在面对新尺度和新功能需求时的局限性。在此基础上，重点聚焦于功能梯度材料（FGM）、响应性聚合物以及相变材料在驱动系统中的应用潜力。这些新型材料不再仅仅是承载能量的介质，它们本身就是信息接收、能量转换与运动输出的集成体。例如，如何通过设计具有特定形变规律的智能聚合物，实现无需复杂齿轮箱的直接、柔顺驱动？如何利用热、光、电、磁场对这些材料施加微小刺激，从而引发宏观尺度的可控形变？我们详细剖析了电活性聚合物（EAPs）、介电弹性体（DEAs）以及形状记忆合金（SMAs）在驱动领域展现出的独特优势——高能量密度、轻量化和固有的柔顺性。然而，材料的潜力必须与驱动机制的优化相结合。本书也探讨了如何通过多物理场耦合分析，精确预测和控制这些材料在实际工作条件下的性能衰减与寿命，确保从实验室概念到实际应用的可行性。第二部分：尺寸效应与跨尺度集成驱动技术的发展轨迹清晰地指向了“微型化”和“集成化”。无论是用于靶向药物递送的微型机器人，还是需要高精度运动的生物传感器，都要求驱动器能够在微米乃至纳米尺度上高效工作。本书深入研究了微机电系统（MEMS）驱动器的设计哲学。与宏观系统不同，微尺度下的表面效应、粘滞力、以及量子效应变得不可忽视。我们探讨了如何利用静电力驱动、压电效应和微流体驱动来克服布朗运动和粘滞阻力，实现高频、低功耗的微动作。一个关键挑战是如何在如此小的体积内集成足够的能量密度和控制精度。本书从结构设计与制造工艺的角度，审视了湿法刻蚀、薄膜沉积和增材制造（3D打印）如何为实现复杂三维驱动结构提供新的可能性。更进一步，我们探讨了跨尺度集成的必要性。一个完整的驱动系统不仅包含驱动单元本身，还必须集成传感器（用于反馈）、能量源以及控制电路。如何在一个空间受限、能量自给的微平台上实现这些功能的无缝协作，是本部分的核心议题。这要求驱动工程师必须跨越传统的物理学界限，深入理解电子学和信息科学的原理。第三部分：仿生、柔顺性与未来应用场景新兴驱动器的一个主要驱动力来自于对自然界中高效、柔顺运动机制的模仿。生物体的运动是高度冗余、适应性强且能源效率极高的典范。本书聚焦于仿生驱动器（Biomimetic Actuators）的设计。我们分析了昆虫翅膀的振动机制、肌肉的收缩原理以及水生生物的推进方式，并将其转化为工程设计语言。这促使我们思考如何构建具有“柔软躯体”的机器人——柔性驱动器（Soft Actuators）。与刚性驱动器追求精确点位控制不同，柔性驱动器追求的是在不确定环境中实现鲁棒的、全局性的运动和交互能力。我们探讨了如何利用气动软体驱动器（PneuNets）、流体网络以及基于纤维的驱动机制，实现类似章鱼触手或蠕虫运动的复杂形态变化。最终，本书将视野投向了这些前沿技术在未来社会的广泛应用。在先进制造领域，新兴驱动器是实现高复杂度、高精度装配和检测的关键；在医疗健康领域，它们是下一代微创手术器械、智能假肢以及体内诊断设备的“心脏”；而在人机交互领域，它们为实现更自然、更具沉浸感的触觉反馈提供了可能。结论：跨学科的协同未来新兴驱动器技术的发展，绝非单一学科的胜利，而是材料科学、机械工程、控制理论、微电子学与生物学等领域深度融合的必然结果。本书旨在为研究生、研究人员以及追求技术前沿的工程师提供一个全面的路线图，引导他们理解当前挑战的本质，识别未被充分开发的潜力，并激励他们以跨学科的视角，去定义驱动技术的下一个十年。要实现真正的技术飞跃，我们必须学会用新的材料语言来编写运动的指令。