艾而特：國產(chǎn)伺服電機如何抱機器人大腿

　　自德國提出工業(yè)4.0之后，中國也提出了“中國制造2025”規劃，隨著(zhù)中國自動(dòng)化步伐的加快，未來(lái)中國將成為超級機器人大國，工業(yè)機器人需求量大大增長(cháng)。然而在工業(yè)機器人高增長(cháng)刺激下，其控制系統和自動(dòng)化主要產(chǎn)品伺服電機發(fā)展之路必將發(fā)生改變，伺服電機作為工業(yè)機器人的動(dòng)力系統以及機器人運動(dòng)的“心臟”，未來(lái)出路在哪里?

　　《2015-2019年全球工業(yè)機器人伺服電機行業(yè)報告》顯示，2013年開(kāi)始，中國成為世界最大的工業(yè)機器人市場(chǎng)，2014年銷(xiāo)量飆升到全球伺服電機銷(xiāo)量的55%。預計到2019年，中國市場(chǎng)對伺服電機的需求將達到182000臺。

　　工業(yè)機器人的快速增長(cháng)已經(jīng)在一定程度上刺激了伺服電機市場(chǎng)的發(fā)展。按Researchand Markets的測算，90%的工業(yè)機器人使用伺服電機，同時(shí)，每個(gè)工業(yè)機器人裝配的伺服電機都是平均量，那么2014年中國所增加的對伺服電機的需求在231000臺。而這個(gè)數字在2019年將有望達到737000臺。

　　工業(yè)機器人需求量大幅增長(cháng) 伺服電機將何去何從?

　　目前，在中國工業(yè)機器市場(chǎng)，85%的伺服電機是外資品牌，而本土企業(yè)，大多數仍處于研制試驗階段，幾乎沒(méi)有工業(yè)化的工業(yè)機器人伺服電機。

　　工業(yè)機器人與伺服電機的共存關(guān)系

　　伺服電機一般安裝在機器人的“關(guān)節”處，機器人的關(guān)節驅動(dòng)離不開(kāi)伺服系統，關(guān)節越多，機器人的柔性和精準度越高，所要使用的伺服電機的數量就越多。

　　機器人對關(guān)節驅動(dòng)電機的要求非常嚴格，因而對電動(dòng)伺服驅動(dòng)系統的要求也很?chē)栏?，主要有以下幾個(gè)方面：

　　1.快速響應性，電伺服系統的靈敏性愈高，快速響應性能愈好;

　　2.起動(dòng)轉矩慣量比大，在驅動(dòng)負載的情況下，要求機器人的伺服電機的起動(dòng)轉鉅大，轉動(dòng)慣量小;

　　3.控制特性的連續性和直線(xiàn)性，隨著(zhù)控制信號的變化，電機的轉速能連續變化，有時(shí)還需轉速與控制信號成正比或近似成正比，調速范圍寬，能使用1000～10000的調速范圍;

　　4.體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短，以配合機器人的體形;

　　5.能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運行。

　　另外，由于國產(chǎn)伺服電機有待升級，導致國產(chǎn)機器人發(fā)展困難。國產(chǎn)伺服電機目前的現狀是，小的不小，大的不大!這個(gè)怎么理解呢?小功率伺服電機，小型化不行，普遍偏長(cháng)，比如輕載機器人常用的200W和400W伺服電機，目前多摩川的TBL-imini系列伺服微電機、松下的A6、安川的Σ7電機短小精致。

　　反觀(guān)國產(chǎn)伺服，普遍較長(cháng)，外觀(guān)粗糙。這在一些高檔的應用上不行，尤其是在輕載6kg左右的桌面型機器人上，由于機器人手臂的安裝空間非常狹小，對伺服電機的長(cháng)度有嚴格要求。

　　其次是信號接插件的可靠性一直飽受詬病。國產(chǎn)伺服需要繼續改進(jìn)，而且接插件的小型化、高密度化也是趨勢，與伺服電機本體的集成設計是個(gè)很好的做法，目前日系的伺服電機很多就是這樣設計的，方便安裝、調試、更換。 伺服電機的另一個(gè)核心技術(shù)是高精度的編碼器，尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器，嚴重依賴(lài)進(jìn)口。沒(méi)有實(shí)現國產(chǎn)化，是制約我國高檔伺服系統發(fā)展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過(guò)去的核心技術(shù)?？v觀(guān)日系伺服電機產(chǎn)品的更迭，都是伴隨著(zhù)電機磁路和編碼器的協(xié)同發(fā)展升級!

　　目前國內的伺服電機OEM廠(chǎng)家根據市場(chǎng)份額，大多是仿制日系伺服電機設計，功率多在3kw以?xún)?，以中小功率為多。?.5-15kw的中大功率伺服沒(méi)有，導致有些設備上的應用，由于沒(méi)有一臺大功率的伺服電機和驅動(dòng)配套，而被迫放棄掉整個(gè)系統。

　　總結下來(lái)，日系伺服系統的發(fā)展模式是分層協(xié)同發(fā)展，整體性能優(yōu)異，與日本的機器人發(fā)展很相似。在中國是做電機的做電機、做編碼器的做編碼器、做驅動(dòng)的做驅動(dòng)，沒(méi)有協(xié)同聯(lián)合，導致伺服電機和驅動(dòng)系統整體性能難以做好。

　　其次是伺服系統缺失基礎性研究，包括絕對值編碼器技術(shù)、高端電機的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標的實(shí)用性驗證和考核標準的制定。這些都需要機器人行業(yè)的核心零部件企業(yè)去完善。