长期以来，电动直线推杆通过将重复性、肮脏或危险的任务自动化，带来了人体工程学方面的优势。最近，随着将板载智能集成到电动推杆中，其对人体工程学的贡献提高到了全新水平。数字电机控制、位置反馈、同步和实时监测等智能功能使得应用自动化更加容易，从而可提高工作场所的舒适性、安全性和生产效率。
数字化电机控制
传统直线推杆通常依靠大型低能效继电器或独立控制器来伸出、缩回或停止推杆。通过使用板载电子元件来控制电源，可以将开关或触点的电流从20A降低到小于22mA，从而能够实现更简单、成本更低的系统设计。操作人员可以通过简单的控制器运行推杆和更改推杆方向。
例如，想象在某个工作空间内，工人们正在搬运重量超过100磅的零件并且需要频繁伸手和弯腰。如果他们的工作台由配备低电平开关的电动推杆控制，则每个用户都可以将高度调整到只需最低限度的弯腰或伸手的位置，从而减少疲劳并同时提高生产效率。（图1）
图1. 生产效率助推器：由配备低电平开关的电动推杆控制的装配站允许用户将高度调整到只需最低限度的弯腰或伸手的位置。
虽然传统的直线推杆组件可能也允许进行这样的调整，但是它们需要外置的电机开关，这需要消耗更多的功率并且必须手动完成。然而，通过电子方式控制电路电流，所有这些开关都被集成到推杆外壳中，因此装置更加美观、清洁，并且无需外部接线。
电机开关自动化还具有安全方面的优势。根据负载情况，电动推杆的电流消耗为20A到40A。通过在安装操作过程中尽可能减少该电流的接触，可以实现更符合人体工程学的控制，同时降低大电流继电器的潜在触电风险。
图2. 通过低电平开关、位置反馈、同步和实时监测等功能，Thomson Electrak® HD等智能推杆可以改善人体工程学。
数字位置反馈
智能电动推杆（图 2）不仅可以进行精细的位置调整，还可以提供这些位置调整的实时反馈。它们可以在整个行程中报告负载的位置。在上面的工作台示例（图1）中，它们可以捕获负载位置的数据，并将其与预设参数进行比较，以确保稳定一致的运行。
除了数字位置反馈之外，还能够测量和控制速度。假设你正在自动提升或降低一扇重型门，以保护特定机器或形成一个隔断。微控制器可以接收来自编码器的脉冲计数，并根据在设定时间间隔内收到的脉冲数来计算移动距离和速度。继续以重型门为例（图3），这将允许推杆在到达行程终点时降低速度，防止门在操作人员清理开口之前就被关上。
图3. 当非均匀、难以控制或较重的负载对用户造成阻碍时，这些牵引车电动推杆的同步能力使它们能够共同承担和均匀分配负载，实现更稳定、更安全的运行。
模拟位置反馈
数字位置反馈是测量电动推杆速度的简便方法之一，但是其编程相对困难，因为该功能在断电或关机后不会记录报告的位置。然而，配备模拟电位计的智能推杆可以从齿轮箱电位计接收准确的位置信息，并且该电位计会发送电压信号，为用户提供从行程开始到结束的驱动速度和方向。它们还可以记录位置，因此如果出现断电，无需返回到零位并重置推杆。
可靠的位置记录支持开发可以存储每个用户的人体工程学设置的应用程序，从而允许根据身高、存储的程序或用户偏好等因素为多个用户量身定制工作空间。
同步
当与多个推杆结合使用时，智能电动推杆的人体工程学优势更加明显。可以将推杆设置为根据负载变化自动进行调整。例如，在飞机装配应用中，5名或10名工人完成机身的最终组装时，可能需要使用高出地面的升降平台。当工人在平台上移动时，重量会转移到平台的不同部分，从而可能导致负载不平衡。位于平台下方不同位置的智能推杆（例如每个角落一个）可以设置为自动调节，以便通过推杆同步移动过程来自动补偿负载偏移。（图4）
图4. 工业作业平台制造商Spika Design and Manufacturing利用Thomson Electrak HD电动推杆的内置同步功能来确保其航空客户平台的平衡性和稳定性。图片由Spika Design and Manufacturing提供。
这些负载变化通过使用速度控制和定位反馈进行调整来抵消。电动推杆通过内部网络相互通信，根据定位反馈读取彼此的速度，并相应地进行调整。
但是，使用数字反馈进行调整会导致响应迟钝，设计人员可以通过将位置和速度都集成到反馈回路中，并根据驱动速度和位置进行调整来避免这种情况。这样可提供符合人体工程学的优势，可以从多个位置平稳地提升移动负载，从而补偿难以控制的负载，如工作平台、座椅和重型门。
尽管控制多个传统直线推杆是可能的，但这是一种不准确、耗时且劳动密集型的操作，会给推杆带来额外压力，并最终导致卡死或其他故障。智能推杆同步可以消除不确定性，并实现平衡、稳定和定位准确的移动。
实时监测
智能电动推杆可以返回温度、电流、速度和电压等变量的连续监测结果，实现高级状态监控、诊断和错误处理。由于直线推杆不断自测，反馈速率可达每秒10次。如果推杆检测到问题（例如超出温度阈值），则其可以在行程中停止或者完成其编程移动（完全缩回或伸出），并发送错误标记到计算机。所有这些全部在几分之一秒内完成。
这种反馈使用户能够暂时放下操作，分析使用模式、速度和位置，从而使操作更加友好、安全和高效。这在集成了多个设备的工厂自动化设置中尤具价值（图5）。采集的数据可能会显示工作站的提升或降低次数，或者门的打开和关闭次数。这些数据可以与操作历史记录或行业最佳实践进行比较，以改进单元的设计。
图5. 在如今的智能工厂中，许多相互连接的机器和设备利用先进的电动推杆功能来实现流畅、同步且安全的制造过程。
运行数据也可以与受伤报告进行交叉分析，这可能表明需要进行更多的人体工程学分析。例如，如果定位压接模具的推杆不断报告过载，则可能表明存在人员受伤的概率，并且可以确定发生这种情况的单元以及哪些时间段和工作班次可能会受到影响。
多元化生存
智能电动推杆内置的许多功能使用户能够在解决应用时考虑到设计简化。借助通过数字方式控制推杆的能力，可提供数字或模拟反馈、允许多个推杆同步，或添加实时监测指标，并且提供了在一体化封装中完成工作的必要工具。现在，当用户查看一项应用时，他们可以提供自动化解决方案，而不仅仅是往复移动的基本功能。智能电动推杆可以在自动过程的多个轴上实现即插即用的移动，而没有其他自动化技术（如液压缸或气缸）的复杂性问题。通过事先审查应用需求，用户很可能会发现智能推杆控制运动、记录位置或提供应用指标的能力使其可以从其他技术中脱颖而出。
展望未来，机器制造商和最终用户的自动化解决方案将超越基本功能，并继续提供更简单的解决方案、更长的设备使用寿命和更好的长期安全性。
这种控制能力越是设备所固有的，用户与他们所期望的最终获益之间的差距就越小。回报可能体现在工人满意度、安全、健康和生产力上，所有这些都会使价值链中的每个人获益。
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