? ? ? 目前，國產(chǎn)伺服電機(jī)的現(xiàn)狀是，小的不小，大的不大！這個怎么理解呢？小功率伺服電機(jī)，小型化不行，普遍偏長，比如輕載機(jī)器人常用的200W和400W伺服電機(jī)，目前松下的A6、安川的Σ7電機(jī)短小精致。反觀國產(chǎn)伺服，普遍較長，外觀粗糙。這在一些高檔的應(yīng)用上不行，尤其是在輕載6kg左右的桌面型機(jī)器人上，由于機(jī)器人手臂的安裝空間非常狹小，對伺服電機(jī)的長度有嚴(yán)格要求。

? ? ??伺服電機(jī)用于驅(qū)動機(jī)器人的關(guān)節(jié)，要求是要有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器(手爪)應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時，伺服電動機(jī)必須具有較高的可靠性，并且有較大的短時過載能力。

? ? ??目前，高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。

? ? ??伺服控制系統(tǒng)是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動慣量(使用在機(jī)電系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量)較大。為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連，伺服電機(jī)有一種專門的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機(jī)的過載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時，必須加減速裝置。

? ? ??工業(yè)機(jī)器人電動伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下，對于交流伺服驅(qū)動器，可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。

? ? ??2015年，我國機(jī)器人用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模約為10.6億元，到2020年市場規(guī)模將達(dá)47億元左右，未來五年復(fù)合增長率約為35％。機(jī)器人需求在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)大，而中國現(xiàn)在是全球增速最快的機(jī)器人市場。2013年至2016年，中國連續(xù)三年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場。IDC預(yù)測到2020年，中國機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到594億美元，中國市場將占全球機(jī)器人市場總量的30%以上，市場空間巨大。機(jī)器人的高速增長將帶動伺服電機(jī)的巨大需求。

? ? ??為了提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性，機(jī)器人正變得越來越輕，同時為了保證機(jī)器人的動態(tài)和精度，高功率密度伺服電機(jī)至關(guān)重要；在精加工作業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人甚至需要人手所具備的柔順性，要求電機(jī)能以“罐頭”大小實(shí)現(xiàn)高性能，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率并保證操作員安全；在醫(yī)用機(jī)器人領(lǐng)域，為了讓機(jī)器人幫助患者早日恢復(fù)健康，對電機(jī)穩(wěn)定性和可靠性提出了至高要求。

? ? ??機(jī)器人對伺服電機(jī)的高要求主要有以下方面：

? ? ??1．要求伺服電機(jī)具有快速響應(yīng)性。電機(jī)從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號的時間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好，一般是以伺服? 電機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)的大小來說明伺服電機(jī)快速響應(yīng)的性能。

? ? ??2．伺服電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩慣量比要大。在驅(qū)動負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動慣量小。
? ? ??3．伺服電機(jī)要具有控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。

? ? ??4．為了配合機(jī)器人的體形，伺服電機(jī)必須體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。

? ? ??5．能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時間內(nèi)承受數(shù)倍過載。交流伺服驅(qū)動器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。

? ? ??差距明顯，國產(chǎn)伺服電機(jī)仍需突破五大難關(guān)

? ? ??國內(nèi)伺服電機(jī)市場中，前三名松下、三菱、安川均為日系品牌，總份額達(dá)到45%，西門子、博世、施耐德等歐系品牌主要占據(jù)高端市場，市場份額在30%左右，國內(nèi)企業(yè)整體份額低于10%。

? ? ??國產(chǎn)伺服電機(jī)大多是仿制日系伺服電機(jī)設(shè)計，功率多在3kw以內(nèi)，以中小功率為多，而5.5-15kw的中大功率伺服電機(jī)則比較少。

? ? ??國產(chǎn)伺服電機(jī)在以下方面仍需突破：

? ? ??一是外形普遍較長，外觀粗糙，很難應(yīng)用在一些高檔機(jī)器人上面，尤其是在輕載6kg左右的桌面型機(jī)器人上，由于機(jī)器人手臂的安裝空間非常狹小，對伺服電機(jī)的長度有嚴(yán)格要求。

? ? ??二是信號接插件的可靠性需要改進(jìn)，而且需要朝小型化、高密度化以及與伺服電機(jī)本體的集成設(shè)計的方向設(shè)計，方便安裝、調(diào)試、更換。

? ? ??三是另一個核心技術(shù)就是高精度的編碼器，尤其機(jī)器人上用的多圈絕對值編碼器，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，是制約我國高檔機(jī)器人發(fā)展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機(jī)小型化繞不過去的核心技術(shù)。

? ? ??四是缺失基礎(chǔ)性研究，包括絕對值編碼器技術(shù)、高端電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標(biāo)的實(shí)用性驗(yàn)證和考核標(biāo)準(zhǔn)的制定。

? ? ??五是伺服系統(tǒng)各部分產(chǎn)業(yè)協(xié)同聯(lián)合不夠，導(dǎo)致伺服電機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)整體性能難以做好。

? ? ??國產(chǎn)伺服開始嶄露頭角

? ? ??伺服電機(jī)的核心零部件的技術(shù)突破不僅直接關(guān)乎國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)市場競爭力的提升，長遠(yuǎn)來看，對于整個中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

? ? ??雖然國產(chǎn)伺服電機(jī)在市場上的比重比較低，在技術(shù)與性能上與國外品牌有較大的差距，并且產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性也不能同國外品牌同日而語，但近幾年國產(chǎn)品牌伺服電機(jī)的發(fā)展也很迅速，伺服電機(jī)自主配套能力已現(xiàn)雛形，獲得了一定的市場認(rèn)可。