長期以來，電動直線推桿通過將重復(fù)性、骯臟或危險的任務(wù)自動化，帶來了人體工程學(xué)方面的優(yōu)勢。最近，隨著將板載智能集成到電動推桿中，其對人體工程學(xué)的貢獻提高到了全新水平。數(shù)字電機控制、位置反饋、同步和實時監(jiān)測等智能功能使得應(yīng)用自動化更加容易，從而可提高工作場所的舒適性、安全性和生產(chǎn)效率。

數(shù)字化電機控制

傳統(tǒng)直線推桿通常依靠大型低能效繼電器或獨立控制器來伸出、縮回或停止推桿。通過使用板載電子元件來控制電源，可以將開關(guān)或觸點的電流從20A降低到小于22mA，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更簡單、成本更低的系統(tǒng)設(shè)計。操作人員可以通過簡單的控制器運行推桿和更改推桿方向。

例如，想象在某個工作空間內(nèi)，工人們正在搬運重量超過100磅的零件并且需要頻繁伸手和彎腰。如果他們的工作臺由配備低電平開關(guān)的電動推桿控制，則每個用戶都可以將高度調(diào)整到只需最低限度的彎腰或伸手的位置，從而減少疲勞并同時提高生產(chǎn)效率。（圖1）

圖1. 生產(chǎn)效率助推器：由配備低電平開關(guān)的電動推桿控制的裝配站允許用戶將高度調(diào)整到只需最低限度的彎腰或伸手的位置。

雖然傳統(tǒng)的直線推桿組件可能也允許進行這樣的調(diào)整，但是它們需要外置的電機開關(guān)，這需要消耗更多的功率并且必須手動完成。然而，通過電子方式控制電路電流，所有這些開關(guān)都被集成到推桿外殼中，因此裝置更加美觀、清潔，并且無需外部接線。

電機開關(guān)自動化還具有安全方面的優(yōu)勢。根據(jù)負載情況，電動推桿的電流消耗為20A到40A。通過在安裝操作過程中盡可能減少該電流的接觸，可以實現(xiàn)更符合人體工程學(xué)的控制，同時降低大電流繼電器的潛在觸電風(fēng)險。

圖2. 通過低電平開關(guān)、位置反饋、同步和實時監(jiān)測等功能，Thomson Electrak® HD等智能推桿可以改善人體工程學(xué)。

數(shù)字位置反饋

智能電動推桿（圖 2）不僅可以進行精細的位置調(diào)整，還可以提供這些位置調(diào)整的實時反饋。它們可以在整個行程中報告負載的位置。在上面的工作臺示例（圖1）中，它們可以捕獲負載位置的數(shù)據(jù)，并將其與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，以確保穩(wěn)定一致的運行。

除了數(shù)字位置反饋之外，還能夠測量和控制速度。假設(shè)你正在自動提升或降低一扇重型門，以保護特定機器或形成一個隔斷。微控制器可以接收來自編碼器的脈沖計數(shù)，并根據(jù)在設(shè)定時間間隔內(nèi)收到的脈沖數(shù)來計算移動距離和速度。繼續(xù)以重型門為例（圖3），這將允許推桿在到達行程終點時降低速度，防止門在操作人員清理開口之前就被關(guān)上。

圖3. 當(dāng)非均勻、難以控制或較重的負載對用戶造成阻礙時，這些牽引車電動推桿的同步能力使它們能夠共同承擔(dān)和均勻分配負載，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更安全的運行。

模擬位置反饋

數(shù)字位置反饋是測量電動推桿速度的簡便方法之一，但是其編程相對困難，因為該功能在斷電或關(guān)機后不會記錄報告的位置。然而，配備模擬電位計的智能推桿可以從齒輪箱電位計接收準(zhǔn)確的位置信息，并且該電位計會發(fā)送電壓信號，為用戶提供從行程開始到結(jié)束的驅(qū)動速度和方向。它們還可以記錄位置，因此如果出現(xiàn)斷電，無需返回到零位并重置推桿。

可靠的位置記錄支持開發(fā)可以存儲每個用戶的人體工程學(xué)設(shè)置的應(yīng)用程序，從而允許根據(jù)身高、存儲的程序或用戶偏好等因素為多個用戶量身定制工作空間。

同步

當(dāng)與多個推桿結(jié)合使用時，智能電動推桿的人體工程學(xué)優(yōu)勢更加明顯。可以將推桿設(shè)置為根據(jù)負載變化自動進行調(diào)整。例如，在飛機裝配應(yīng)用中，5名或10名工人完成機身的最終組裝時，可能需要使用高出地面的升降平臺。當(dāng)工人在平臺上移動時，重量會轉(zhuǎn)移到平臺的不同部分，從而可能導(dǎo)致負載不平衡。位于平臺下方不同位置的智能推桿（例如每個角落一個）可以設(shè)置為自動調(diào)節(jié)，以便通過推桿同步移動過程來自動補償負載偏移。（圖4）

圖4. 工業(yè)作業(yè)平臺制造商Spika Design and Manufacturing利用Thomson Electrak HD電動推桿的內(nèi)置同步功能來確保其航空客戶平臺的平衡性和穩(wěn)定性。圖片由Spika Design and Manufacturing提供。

這些負載變化通過使用速度控制和定位反饋進行調(diào)整來抵消。電動推桿通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)相互通信，根據(jù)定位反饋讀取彼此的速度，并相應(yīng)地進行調(diào)整。

但是，使用數(shù)字反饋進行調(diào)整會導(dǎo)致響應(yīng)遲鈍，設(shè)計人員可以通過將位置和速度都集成到反饋回路中，并根據(jù)驅(qū)動速度和位置進行調(diào)整來避免這種情況。這樣可提供符合人體工程學(xué)的優(yōu)勢，可以從多個位置平穩(wěn)地提升移動負載，從而補償難以控制的負載，如工作平臺、座椅和重型門。

盡管控制多個傳統(tǒng)直線推桿是可能的，但這是一種不準(zhǔn)確、耗時且勞動密集型的操作，會給推桿帶來額外壓力，并最終導(dǎo)致卡死或其他故障。智能推桿同步可以消除不確定性，并實現(xiàn)平衡、穩(wěn)定和定位準(zhǔn)確的移動。

實時監(jiān)測

智能電動推桿可以返回溫度、電流、速度和電壓等變量的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果，實現(xiàn)高級狀態(tài)監(jiān)控、診斷和錯誤處理。由于直線推桿不斷自測，反饋速率可達每秒10次。如果推桿檢測到問題（例如超出溫度閾值），則其可以在行程中停止或者完成其編程移動（完全縮回或伸出），并發(fā)送錯誤標(biāo)記到計算機。所有這些全部在幾分之一秒內(nèi)完成。

這種反饋使用戶能夠暫時放下操作，分析使用模式、速度和位置，從而使操作更加友好、安全和高效。這在集成了多個設(shè)備的工廠自動化設(shè)置中尤具價值（圖5）。采集的數(shù)據(jù)可能會顯示工作站的提升或降低次數(shù)，或者門的打開和關(guān)閉次數(shù)。這些數(shù)據(jù)可以與操作歷史記錄或行業(yè)最佳實踐進行比較，以改進單元的設(shè)計。

圖5. 在如今的智能工廠中，許多相互連接的機器和設(shè)備利用先進的電動推桿功能來實現(xiàn)流暢、同步且安全的制造過程。

運行數(shù)據(jù)也可以與受傷報告進行交叉分析，這可能表明需要進行更多的人體工程學(xué)分析。例如，如果定位壓接模具的推桿不斷報告過載，則可能表明存在人員受傷的概率，并且可以確定發(fā)生這種情況的單元以及哪些時間段和工作班次可能會受到影響。

多元化生存

智能電動推桿內(nèi)置的許多功能使用戶能夠在解決應(yīng)用時考慮到設(shè)計簡化。借助通過數(shù)字方式控制推桿的能力，可提供數(shù)字或模擬反饋、允許多個推桿同步，或添加實時監(jiān)測指標(biāo)，并且提供了在一體化封裝中完成工作的必要工具。現(xiàn)在，當(dāng)用戶查看一項應(yīng)用時，他們可以提供自動化解決方案，而不僅僅是往復(fù)移動的基本功能。智能電動推桿可以在自動過程的多個軸上實現(xiàn)即插即用的移動，而沒有其他自動化技術(shù)（如液壓缸或氣缸）的復(fù)雜性問題。通過事先審查應(yīng)用需求，用戶很可能會發(fā)現(xiàn)智能推桿控制運動、記錄位置或提供應(yīng)用指標(biāo)的能力使其可以從其他技術(shù)中脫穎而出。

展望未來，機器制造商和最終用戶的自動化解決方案將超越基本功能，并繼續(xù)提供更簡單的解決方案、更長的設(shè)備使用壽命和更好的長期安全性。

這種控制能力越是設(shè)備所固有的，用戶與他們所期望的最終獲益之間的差距就越小。回報可能體現(xiàn)在工人滿意度、安全、健康和生產(chǎn)力上，所有這些都會使價值鏈中的每個人獲益。