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​核心技术缺失是我国制作业遍及存在的问题,在机器人工业特别严重,三大核心零部件现在没有一个能大规模替代外资品牌。其中,因为减速器的垄断度十分高,技术难度也很大,业界和媒体的目光也更多地聚集于此,反而忽视了开展得稍好,但其实仍有比较大距离的伺服电机……
      伺服电机作为操控体系中的履行元件,是影响机器人作业功用的主要因素之一。机器人伺服体系由伺服电机、伺服驱动器、指令组织三大部分构成,伺服电机是履行组织,就是靠它来完成运动的,伺服驱动器是伺服电机的功率电源,指令组织是发脉冲或许给速度用于合作伺服驱动器正常作业的。
     现在,国产伺服电机的现状是,小的不小,大的不大!这个怎样了解呢?小功率伺服电机,小型化不行,遍及偏长,比如轻载机器人常用的200W和400W伺服电机,现在松下的A6、安川的Σ7电机短小精致。反观国产伺服,遍及较长,外观粗糙。这在一些高级的使用上不行,特别是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,因为机器人手臂的设备空间十分狭小,对伺服电机的长度有严格要求。

伺服电机

伺服电机用于驱动机器人的关节,要求是要有最大功率质量比和扭矩惯量比、高发动转矩、低惯量和较广大且滑润的调速规划。特别是像机器人结尾履行器(手爪)应选用体积、质量尽可能小的电动机,特别是要求快速呼应时,伺服电动机有必要具有较高的可靠性,而且有较大的短时过载能力。
现在,高发动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的使用。

伺服操控体系

伺服操控体系是一种以机械方位或视点作为操控目标的自动操控体系,例如数控机床、机器人等。使用在伺服体系中的驱动电机要求具有呼应速度快、定位准确、转动惯量(使用在机电体系中的伺服电机的转动惯量)较大。为了能够和丝杠等机械部件直接相连,伺服电机有一种专门的小惯量电机,为了得到极高的呼应速度。但这类电机的过载能力低,当使用在进给伺服体系中时,有必要加减速设备。
     工业机器人电动伺服体系的一般结构为三个闭环操控,即电流环、速度环和方位环。一般情况下,关于交流伺服驱动器,可通过对其内部功用参数进行人工设定而完成方位操控、速度操控、转矩操控等多种功用。
     2015年,我国机器人用伺服体系市场规划约为10.6亿元,到2020年商市场划将达47亿元左右,未来五年复合增长率约为35%。机器人需求在全球规划内不断扩大,而我国现在是全球增速最快的机器人商市场2013年至2016年,我国接连三年成为全球榜首大工业机器人消费市场IDC预测到2020年,我国机器人市场划将到达594亿美元,我国市场占全球机器人市场量的30%以上,市场空间巨大。机器人的高速增长将带动伺服电机的巨大需求。

机器人用伺服电机面对应战

为了进步工业出产的灵活性,机器人正变得越来越轻,一起为了确保机器人的动态和精度,高功率密度伺服电机至关重要;在精加作业业范畴,机器人乃至需求人手所具有的和婉性,要求电机能以“罐头”大小完成高功用,进步出产质量和功率并确保操作员安全;在医用机器人范畴,为了让机器人协助患者提前恢复健康,对电机稳定性和可靠性提出了至高要求。
     机器人对伺服电机的高要求主要有以下方面:
     1.要求伺服电机具有快速呼应性。电机从取得指令信号到完成指令所要求的作业状况的时刻应短。呼应指令信号的时刻愈短,电伺服体系的灵敏性愈高,快速呼应功用愈好,一般是以伺服电机的机电时刻常数的大小来阐明伺服电机快速呼应的功用。
     2.伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。
     3.伺服电机要具有操控特性的接连性和直线性,跟着操控信号的改变,电机的转速能接连改变,有时还需转速与操控信号成正比或近似成正比。
     4.为了合作机器人的体形,伺服电机有必要体积小、质量小、轴向尺寸短。
     5.能经受得起苛刻的运转条件,可进行十分频频的正反向和加减速运转,并能在短时刻内接受数倍过载。交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等长处,在工业机器人中得到广泛使用。

距离显著,国产伺服电机仍需打破五大难关

国内伺服电机市场中,前三名松下、三菱、安川均为日系品牌,总比例到达45%,西门子、博世、施耐德等欧系品牌主要占有高端市场,市场比例在30%左右,国内企业全体比例低于10%。
      国产伺服电机大多是仿制日系伺服电机规划,功率多在3kw以内,以中小功率为多,而5.5-15kw的中大功率伺服电机则比较少。
      国产伺服电机在以下方面仍需打破:
      一是外形遍及较长,外观粗糙,很难使用在一些高级机器人上面,特别是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,因为机器人手臂的设备空间十分狭小,对伺服电机的长度有严格要求。
      二是信号接插件的可靠性需求改善,而且需求朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成规划的方向规划,方便设备、调试、替换。
      三是另一个核心技术就是高精度的编码器,特别机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依靠进口,是制约我国高级机器人开展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。
     四是缺失基础性研讨,包含绝对值编码器技术、高端电机的工业化制作技术、出产工艺的打破、功用指标的实用性验证和查核规范的拟定。
     五是伺服体系各部分工业协同联合不行,导致伺服电机和驱动体系全体功用难以做好。

国产伺服开端锋芒毕露

伺服电机的核心零部件的技术打破不只直接关乎国内机器人企业市场竞争力的提升,久远来看,关于整个我国机器人工业的开展具有战略意义。
      尽管国产伺服电机在市场上的比重比较低,在技术与功用上与国外品牌有较大的距离,而且产品质量与稳定性也不能同国外品牌同日而语,但近几年国产品牌伺服电机的开展也很敏捷,伺服电机自主配套能力已现雏形,取得了必定的市场认可。许多国产产品技术与日系产品挨近,涌现出埃斯顿、广州数控设备、英威腾、汇川技术20余家较大规划的伺服电机品牌。


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