Mekatronik sistemlerde en çok kullanılan aktüatör olarak elektrik motorları olmakla birlikte, hidrolik ve pnömatik sistemler özellikle kırılgan yada yumuşak cisimlerin hareketinde tercihli olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, doğrusal hareket üretilmesi ve hidrolik ve pnömatik elemanların mekatronik sistemlere uygun yapıda olması başka bir tercih sebebidir. Hidrolik ve pnömatik sistemler takım tezgahları ve robotlar gibi yüksek güç gerektiren mekatronik sistemlerde fazla yer kaplamaksızın kullanılmaktadır.
Hidrolik ve pnömatik sistemlerde kullanılan akışkanlar basınç altında muhafaza edilebilir, borular vasıtasıyla iletilebilir, gereken yerde kuvvete dönüştürülerek hareket ve iş elde edilebilir. Akışkanın sıvı olması durumunda "hidrolik sistemler", akışkanın gaz olması durumunda "Pnömatik Sistemler" söz konusudur. Hidrolik ve pnömatik aktüatörler olarak, doğrusal hareket için silindirler, açısal hareket (dönme hareketi) için ise hidrolik motorlar kullanılmaktadır. Bir silindir, akışkan gücünü doğrusal mekanik harekete dönüştürür. Hidrolik motor ise, hidrolik akışkan gücünü mekanik dönme hareketi ve momente dönüştürür. Şekil 5.6'da hidrolik ve pnömatik aktüatör olarak kullanılan silindir örnek olarak verilmiştir.

Hidrolik ve pnömatik sistem esas olarak; enerji girişi, enerji çıkışı ve enerji modülasyonu elemanlarından oluşmaktadır. Şekil 5.7'de hidrolik ve pnömatik sistemin blok diyagramı en genel durumda gösterilmiştir.
Hidrolik ve pnömatik sistemler genelde benzer olmakta birlikte, sistemde kullanılan elemanlar ve çalışma prensibi açısından farklılıklar vardır.
Hidrolik sistemler genellikle ağır yüklerin hareket ettirilmesi gereken uygulamalarda tercih edilir. Hidrolik silindirler kullanılarak doğrusal hareket ve hidrolik motorlar yardımıyla dönme hareketi elde edilmektedir.
Pnömatik Sistemler
Pnömatik sistemler üretimde kullanılan robotlar, takım ve iş parçası aparatları kaldırma ve iletme makineleri gibi sistemlerde; güvenilir, bakımı kolay ve temiz olması dolayısıyla özellikle tercih edilmektedir. Pnömatik sistemdeki sıkıştırılmış hava basıncı, hidrolik sistemdeki basınçtan daha düşüktür. Bu düşük çalışma basıncı sebebiyle pnömatik sistemler hidrolik sistemlere göre çok daha düşük kuvvetler üretirler. Şekil 5.10'da pnömatik sistem devresi ve elemanları gösterilmiştir.
Hidrolik ve Pnömatik Aktüatörler / Mekanik Aktüatörler (Hareket Sistemleri)
Mekanik sistemler; mekatronik sistemlerin ana yapısı ve iskeletini oluşturmakla birlikte, güç ve hareket iletimi gibi çok önemli bir fonksiyonu da yerine getirmektedir. Mekatronik sistemin çalışma koşullarına ve özelliklerine bağlı olarak işin yapılabilmesi için çok değişik türde hareketler gerekmektedir. Dolayısıyla güç kaynağı(örneğin motorlar) ve işin yapıldığı ünite arasında gücün iletilmesi, hateket şeklinin ve özelliklerinin değiştirilmesi gerekebilir. Mekatronik sistem içinde bu görevi genellikle mekanik sistemler üstlenmektedir. Dairesel bir hareketin doğrusal bir harekete yada doğrusal bir hareketin dairesel harekete dönüştürülmesi gerekebilir. Bir dönme hareketinde, hareketinin yönünün devir sayısının veya döndürme momentinin değiştirilmesi gerekebilir. Hatta bir doğrusal harekette hareketin başlangıcı ve bitişi arasında geçen süre içinde farklı hız ve ivmede değişik türde hareketler istenebilir. Bütün bu farklı hareket türlerine cevap vermek üzere mekanik sistemler geliştirilmiştir. Bu mekanik sistemlere "Güç ve Hareket İletim Elemanları" adı verilmektedir. Mekatronikte mekanik aktüatörlere bu güç ve hareket iletim elemanları karşılık gelir. Başlıca mekanik güç ve hareket iletim elemanları olarak; dişli çarklar, sürtünmeli çarklar, kayış - kasnak mekanizmaları, zincir mekanizmaları, kamlar, krank biyel mekanizmaları, kremayer dişli mekanizmaları ve mandal dişli mekanizmaları sayılabilir.
Dişli Çarklar
Dişli çarklar, bir milden başka bir mile dönme hareketini ve momenti iletmek üzere kullanılmaktadır. Bir dişli mekanizması biri döndüren diğeri döndürülen olmak üzere en az iki dişli çarktan meydana gelmektedir. Dişli çarklarda döndüren dişlinin diş sayısı ile döndürülen dişlinin diş sayısı arasındaki oranla, devir sayısı ters orantılı döndürme momenti ise doğru orantılıdır. Döndüren dişlinin diş sayısı (Z1), devir sayısı (n1), döndürme momenti (Md1) ve döndürülen dişlinin diş sayısı (Z2), devir sayısı (n2). Döndürme momenti (Md2) ise bu dişli arasındaki çevrim oranı(i);
dişli çarklar dişlerin çark üzerindeki pozisyonları ve takıldıkları millerin bir birine göre durumlarına bağlı olarak çeşitli isimler alırlar.
Hidrolik ve Pnömatik Aktüatörler / Mekanik Aktüatörler (Hareket Sistemleri)
Mil eksenleri birbirine paralel ve dişliler eksene paralel olarak yönlenmiş ise bu tür dişli çarklara "Silindirik Düz Alın Dişli Çarklar" denir. mil eksenleri paralel ancak dişler çarka helis şeklinde sarılmış olup mil eksenine paralel değil ise "Silindirik Helisel Dişli Çarklar" denir. Mil eksenleri birbiri ile kesişiyorsa bu tür dişli çarklara ise "Konik Dişili Çarklar" denir. Eğer şekil 5.11(b)'de görüldüğü gibi birlikte çalışan elemanlardan biri vida prensibine göre diğeri ise dişli çark prensibine göre yapılmış olup mil eksenleri bir birine dik (90o) ise buna da "Sonsuz Vida - Karşılık Dişilisi" mekanizması denir.
Hidrolik ve Pnömatik Aktüatörler / Mekanik Aktüatörler (Hareket Sistemleri)
Dairesel hareketin doğrusal harekete yada doğrusal hareketin dairesel harekete dönüştürülmesinde ise şekil 5.12'de görülen "Kremayer Mekanizması" kullanılır. Mekanizma düz yada helisel bir alın dişli çark ve prizmatik bir parça üzerine dişili çarkla aynı özellikte diş açılmış kremayerden ibarettir. Bu mekanizmada dişli çarkın diş sayısı (Z), adımı (h) ve devir sayısı (n) ise kremayerin aldığı yol (L); şeklindedir.

Sürtünmeli Çarklar
Sürtünmeli çark mekanizması, bir biriyle temasta bulunan iki çarktan meydana gelmektedir. Hareketi iletmek için çarklar birbiriyle temas eden yüzeylere basınç uygulamakta ve böylece yüzeyler arasında sürtünme kuvveti oluşmaktadır. Eğer bu sürtünme kuvveti aktarılan teğetsel kuvvetten daha büyük değil ise yüzeyler arasında kayma meydana gelir ve hareket nakledilemez. Şekil 5.14'de sürtünmeli çark mekanizması gösterilmiştir.
Kam Mekanizmaları
kam mekanizmaları dönme hareketinden istenilen özelliklerde doğrusal hareket elde etmek amacıyla kullanılmaktadır. Mekanizma dönme hareketi yapan bir kam ve bunu doğrusal harekete dönüştüren bir iticiden ibarettir. Kullanılan hareket iticinin ucundan alınan doğrusal hareket olup bu hareketin niteliği kam profilinin şekline ve kullanılan iticinin tipine bağlıdır. Şekil 5.15'de bir kam mekanizması gösterilmiştir.
Krank - Biyel Mekanizması
İçten yanmalı motorlarda pistonun gidip gelme hareketini krank milinde dönme hareketine çeviren sistem bu mekanizmaya güzel bir örnektir. Benzer bir çok örnekten bir diğeri de vargel tezgahının hareket sistemidir. Şekil 5.16' da bir krank - biyel mekanizması ve onun dört çubuk mekanizmasına dönüştürülmüş modeli verilmektedir.
Kayış - Kasnak Mekanizması
Bu mekanizmalarda hareket, döndüren ve döndürülen kasnaklara sarılan ensek bir malzemeden yapılmış kayış vasıtasıyla sağlanır. Hareketin iletilebilmesi için kayışın belli bir gerginlikte olması ve kasnakla arasında bir sürtünme kuvvetinin olması gerekmektedir. Şekil 5.17'de bir kayış - kasnak mekanizması gösterilmiştir. Bu mekanizmada hareketin yönü değişmez, iletim oranı ise kasnak çaplarının oranına bağlı olarak değişir.

Zincir mekanizmaları kayış kasnak mekanizmalarına benzer sistemlerdir. Burada kasnakların yerine zincir dişliler, kayışın yerine ise zincir kullanılmaktadır. Kayış kasnak mekanizmalarında olduğu gibi eksenler arasında uzak mesafelerin olduğu miller arasında hareket iletimine imkan vermektedir. Kayış kasnak mekanizmalarında kayış ve kasnak arasında kayma olabileceğinden çercim oranı sürekli sabit bir değer olarak muhafaza edilemez. Zincir mekanizmalarında ise çevrim oranı hareket boyunca sürekli sabittir. Şekil 5.18' de zincir mekanizmasına bir örnek gösterilmiştir.

Zincir Mekanizması

Zincir mekanizmaları kayış kasnak mekanizmalarına benzer sistemlerdir. Burada kasnakların yerine zincir dişliler, kayışın yerine ise zincir kullanılmaktadır. Kayış kasnak mekanizmalarında olduğu gibi eksenler arasında uzak mesafelerin olduğu miller arasında hareket iletimine imkan vermektedir. Kayış kasnak mekanizmalarında kayış ve kasnak arasında kayma olabileceğinden çercim oranı sürekli sabit bir değer olarak muhafaza edilemez. Zincir mekanizmalarında ise çevrim oranı hareket boyunca sürekli sabittir. Şekil 5.18' de zincir mekanizmasına bir örnek gösterilmiştir.

Şekil 5.8'de bir hidrolik sistem devresi ve kullanılan başlıca elemanlar gösterilmiştir. Sistemde; yüksek basıncı elde etmek ve sisteme göndermek için pompa, sistemdeki basıncı sınırlamak için basınç emniyet valfı, akış oranını ve yönünü kontrol etmek üzere kontrol valfı, dağıtım görevini yerine getirmek üzere burular ve hortumlar ile iş yapmak üzere aktüatörler (hidrolik silindir ve hidrolik motorlar) kullanılmaktadır.

Hidrolik ve pnömatik sistem esas olarak; enerji girişi, enerji çıkışı ve enerji modülasyonu elemanlarından oluşmaktadır. Şekil 5.7'de hidrolik ve pnömatik sistemin blok diyagramı en genel durumda gösterilmiştir.
Hidrolik ve pnömatik sistemler genelde benzer olmakta birlikte, sistemde kullanılan elemanlar ve çalışma prensibi açısından farklılıklar vardır.