伺服系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人有4大組成部分，分別為本體、伺服、減速器和控制器。而其中，工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個(gè)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(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)對(duì)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。

伺服系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，是用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。

廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個(gè)給定過(guò)程的控制系統(tǒng)，也可稱作隨動(dòng)系統(tǒng)。

狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動(dòng)系統(tǒng)，其被控制量(輸出量)是負(fù)載機(jī)械空間位置的線位移或角位移，當(dāng)位置給定量(輸入量)作任意變化時(shí)，系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。

伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動(dòng)控制理論的角度來(lái)分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

伺服系統(tǒng)組成原理框圖

1、比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)的環(huán)節(jié)，通常由專門(mén)的電路或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、控制器

控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID(比例、積分和微分)控制電路，其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作。

3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。

4、被控對(duì)象

被控對(duì)象指被控制的物件，例如一個(gè)機(jī)械手 臂，或是一個(gè)機(jī)械工作平臺(tái)。

5、檢測(cè)環(huán)節(jié)

檢測(cè)環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)和功用

伺服系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上差別，它能根據(jù)指令信號(hào)精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與位置。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成，具有以下特點(diǎn)：

必須具備高精度的傳感器，能準(zhǔn)確地給出輸出量的電信號(hào)。

功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。

足夠大的調(diào)速范圍及足夠強(qiáng)的低速帶載性能。

快速的響應(yīng)能力和較強(qiáng)的抗干擾能力。

伺服系統(tǒng)的類型 按控制原理分：有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式

按被控制量性質(zhì)分： 有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式

按驅(qū)動(dòng)方式分： 有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動(dòng)形式

按執(zhí)行元件分： 有步進(jìn)電機(jī)伺服、直流電機(jī)伺服和交流電機(jī)伺服形式

伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件

1、執(zhí)行元件的種類及其特點(diǎn)

(1)電氣式執(zhí)行元件

電氣執(zhí)行元件包括直流(DC)伺服電機(jī)、交流(AC)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)以及電磁鐵等，是最常用的執(zhí)行元件。對(duì)伺服電機(jī)除了要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)以外，一般還要求動(dòng)態(tài)性能好，適合于頻繁使用，便于維修等。

(2)液壓式執(zhí)行元件

液壓式執(zhí)行元件主要包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)油缸、回轉(zhuǎn)油缸、液壓馬達(dá)等，其中油缸最為常見(jiàn)。在同等輸出功率的情況下，液壓元件具有重量輕、快速性好等特點(diǎn)。

(3)氣壓式執(zhí)行元件

氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外，與液壓式執(zhí)行元件沒(méi)有區(qū)別。氣壓驅(qū)動(dòng)雖可得到較大的驅(qū)動(dòng)力、行程和速度，但由于空氣粘性差，具有可壓縮性，故不能在定位精度要求較高的場(chǎng)合使用。

三種類型的區(qū)別

2、常用的控制用電機(jī)

控制用電機(jī)是電氣伺服控制系統(tǒng)的動(dòng)力部件。它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。機(jī)電一體化產(chǎn)品中常用的控制用電機(jī)是指能提供正確運(yùn)動(dòng)或較復(fù)雜動(dòng)作的伺服電機(jī)。

控制用電機(jī)有回轉(zhuǎn)和直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)電壓、電流、頻率(包括指令脈沖)等控制，實(shí)現(xiàn)定速、變速驅(qū)動(dòng)或反復(fù)啟動(dòng)、停止的增量驅(qū)動(dòng)以及復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)精度隨驅(qū)動(dòng)對(duì)象的不同而不同。

(1)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般是指：步進(jìn)電機(jī)(Stepping Motor)、直流伺服電機(jī)(DC Servo Motor)、交流伺服電機(jī)(AC Servo Motor)

(2)常用伺服控制電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有：開(kāi)環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制三種。

閉環(huán)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有位置(或速度)反饋環(huán)節(jié);開(kāi)環(huán)系統(tǒng)沒(méi)有位置與速度反饋環(huán)節(jié)。

a、開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的(數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng))，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。

這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。

b、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。

半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開(kāi)環(huán)好。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。

c、全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。

從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。

該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。

機(jī)器人的伺服系統(tǒng)

通常情況下，我們所說(shuō)的機(jī)器人伺服系統(tǒng)是指應(yīng)用于多軸運(yùn)動(dòng)控制的精密伺服系統(tǒng)。一個(gè)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由高階運(yùn)動(dòng)控制器與低階伺服驅(qū)動(dòng)器所組成，運(yùn)動(dòng)控制器負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制命令譯碼、各個(gè)位置控制軸彼此間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、加減速輪廓控制等等，其主要作用在于降低整體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的路徑誤差;伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)伺服電機(jī)的位置控制，其主要作用在于降低伺服軸的追隨誤差。

機(jī)器人的伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)三大部分構(gòu)成，伺服電機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就是靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，伺服驅(qū)動(dòng)器是伺服電機(jī)的功率電源，指令機(jī)構(gòu)是發(fā)脈沖或者給速度用于配合伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作的。

機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的要求比其它兩個(gè)部分都高。首先要求伺服電機(jī)具有快速響應(yīng)性。電機(jī)從獲得指令信號(hào)到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號(hào)的時(shí)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(shí)間常數(shù)的大小來(lái)說(shuō)明伺服電機(jī)快速響應(yīng)的性能。其次，伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比要大。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。最后，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(hào)的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)成正比或近似成正比。

當(dāng)然，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。還要經(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(shí)間內(nèi)承受數(shù)倍過(guò)載。

伺服驅(qū)動(dòng)器是可利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人中應(yīng)用比較廣泛。

國(guó)外知名伺服電機(jī)/系統(tǒng)制造商

倫茨(德國(guó))

倫茨(lenze)是世界上著名的機(jī)電傳動(dòng)產(chǎn)品制造商，主要產(chǎn)品有直流調(diào)速裝置、交流變頻器、交流伺服、各類電動(dòng)機(jī)、小型傳動(dòng)轉(zhuǎn)置、減速箱、變速器、制動(dòng)器、離合器等。該公司現(xiàn)役的產(chǎn)品MCM同步伺服電機(jī)主打機(jī)器人市場(chǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)載與電機(jī)慣量比佳、外殼平滑、簡(jiǎn)單易用，適合包裝、搬運(yùn)等應(yīng)用場(chǎng)景。博世力士樂(lè)(德國(guó))

博世力士樂(lè)(BoschRexroth)作為德國(guó)博世集團(tuán)的全資子公司.是全球工業(yè)技術(shù)市場(chǎng)的領(lǐng)先供應(yīng)商，在傳動(dòng)和控制領(lǐng)域聲譽(yù)卓著。該公司旗下產(chǎn)品種類繁多，主要集中在高質(zhì)量電控、液壓、氣動(dòng)、機(jī)電一體化元件和系統(tǒng)等領(lǐng)域。

路斯特(德國(guó))

路斯特(lust)隸屬于柯?tīng)柊丶瘓F(tuán)，專注于向機(jī)器人/機(jī)床制造業(yè)提供通用型、可編程型及多軸運(yùn)動(dòng)控制型伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及相關(guān)解決方案的生產(chǎn)和貿(mào)易性企業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品譜寬，涵蓋通用型、可編程型、多軸運(yùn)動(dòng)控制型，它們被廣泛的應(yīng)用于各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械和機(jī)床。

倍福(德國(guó))

倍福(Beckhoff)基于PC的自動(dòng)化新技術(shù)作為發(fā)展理念，所生產(chǎn)的工業(yè)PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和TwinCAT自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。

西門(mén)子(德國(guó))

西門(mén)子是世界上最大的電氣和電子公司之一，歷經(jīng)150年來(lái)常盛不衰，公司的業(yè)務(wù)主要集中于6大領(lǐng)域：信息和通訊、自動(dòng)化和控制、電力、交通、醫(yī)療系統(tǒng)和照明。西門(mén)子的伺服電機(jī)種類豐富、結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)卓越的動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)行效率，性能等級(jí)全，安裝規(guī)格多樣。

歐系伺服特點(diǎn)是過(guò)載能力高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，驅(qū)動(dòng)器開(kāi)放性強(qiáng)，且具有總線接口，包括現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)甚至無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。但價(jià)格昂貴，體積重量大。(目前的高速伺服總線雖大多為開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，但技術(shù)都被國(guó)際化大公司所掌控。尤其是基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，如EtherCAT、 Profinet、 EtherNet/IP、SERCOS III等，在提升工業(yè)機(jī)器人專用交流伺服系統(tǒng)的高性能方面起到了舉足輕重的作用。德國(guó)公司Beckhoff推出的EtherCAT近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，成為大多數(shù)高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)首選的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，安川、倫茨等國(guó)外伺服廠商已將EtherCAT 總線，作為下一代產(chǎn)品的總線標(biāo)準(zhǔn)。)

松下(日本)

松下是一家大型跨國(guó)企業(yè)，經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品涉及家電、數(shù)碼視聽(tīng)電子、辦公產(chǎn)品、航空等諸多領(lǐng)域。松下旗下的松下電機(jī)主營(yíng)電氣機(jī)電類服務(wù)，該公司推出的小型交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器頗受市場(chǎng)歡迎，其中大慣量系列適用于數(shù)控機(jī)床，中慣量系列適用于機(jī)器人(最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m)。

安川(日本)

安川電機(jī)是世界一流的傳動(dòng)產(chǎn)品制造商，也是日本第一個(gè)做伺服電機(jī)的公司，其產(chǎn)品以穩(wěn)定快速著稱，性價(jià)比高，是全球銷售量最大，使用行業(yè)最多的伺服品牌。從一般工業(yè)用機(jī)械到半導(dǎo)體、電子零部件制造設(shè)備，安川都能提供適合于各種用途的最匹配的伺服、控制器產(chǎn)品。

三菱(日本)

三菱不是一家獨(dú)立的公司，而是由眾多的獨(dú)立公司組成的團(tuán)體，該公司涉足采礦、造船、銀行、保險(xiǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、貿(mào)易、紙、鋼鐵、玻璃、電氣設(shè)備、飛機(jī)、石油和房地產(chǎn)等諸多領(lǐng)域，是日本的工業(yè)巨頭。三菱電機(jī)一直致力于提高產(chǎn)品性能，F(xiàn)A產(chǎn)品陣容涵蓋在亞洲占主導(dǎo)地位的可編程控制器(PLC)、人機(jī)界面(HMI)、交流伺服系統(tǒng)、變頻器、工業(yè)機(jī)器人以 及低壓配電產(chǎn)品。

三洋(日本)

三洋是是日本松下旗下的電器公司，瞄準(zhǔn)中端市場(chǎng)。2012年4月1日起，該品牌被停止?fàn)I運(yùn)。三洋的Denki交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是最早進(jìn)入國(guó)內(nèi)的伺服系統(tǒng)之一，以其卓越的性能高速精確靈活使用壽命長(zhǎng)性價(jià)比高等特點(diǎn)聞名于世，可以實(shí)現(xiàn)不同控制方式的切換、全閉環(huán)控制、具有輸出檢測(cè)功能、自動(dòng)濾波功能、實(shí)時(shí)自整定功能，廣泛應(yīng)用于冶金高爐印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、塑膠機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域。

日系伺服電機(jī)價(jià)格相對(duì)低，體積小，重量輕。但缺點(diǎn)也很明顯，就是動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力相對(duì)弱，開(kāi)放性較差。

ELMO(以色列)

Elmo Motion Control是一家專業(yè)開(kāi)發(fā)緊湊型、高功率伺服電機(jī)的企業(yè)，25年來(lái)一直致力于為各種惡劣工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)了伺服驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)提供先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器和完整的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。該公司號(hào)稱自己打造的是全球最好的伺服電機(jī)。

SERVOTRONIX(美的)

servotronix(高創(chuàng))專注于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域業(yè)務(wù)，也是一家專業(yè)開(kāi)發(fā)高性能伺服驅(qū)動(dòng)器系列和運(yùn)動(dòng)控制解決方案的企業(yè)。該公司已被美的收購(gòu)，未來(lái)將成為庫(kù)卡機(jī)器人伺服電機(jī)的主要供應(yīng)商。

AMC(美國(guó))

AMC(ADVANCED Motion Controls)是一家提供可靠和高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的公司，創(chuàng)立于1987年，幾十年來(lái)一直保持小體量，只有300多名員工，其中40%是工程師。該公司的目標(biāo)是成為最好的伺服公司，因此只生產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的產(chǎn)品。依靠精湛的制造水平和先進(jìn)的研發(fā)能力，近7年來(lái)，該公司客戶存留率高達(dá)91%。

COPLEY(美國(guó))

和AMC一樣，Copley Controls也是一家專注于伺服驅(qū)動(dòng)的公司，主要為廣泛的工業(yè)應(yīng)用提供高性能運(yùn)動(dòng)控制解決方案，擁有超過(guò)25年的OEM合作經(jīng)驗(yàn)。該公司產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域主要有半導(dǎo)體、生命科學(xué)、自動(dòng)化裝備、機(jī)器人、測(cè)試/測(cè)量以及COTS軍工等。

以上這幾家公司是伺服控制技術(shù)的領(lǐng)軍者，它們的產(chǎn)品雖然在市場(chǎng)上份額不大，但代表伺服控制的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)向。

國(guó)內(nèi)知名伺服電機(jī)/系統(tǒng)制造商

伴隨這幾年數(shù)控化的普及，國(guó)內(nèi)伺服產(chǎn)品的銷量保持了快速增長(zhǎng)，伺服系統(tǒng)的自主研發(fā)、制造生產(chǎn)及應(yīng)用已基本成熟，形成了一定的產(chǎn)品系列和自主配套能力，但產(chǎn)品在高性能、高可靠性方面，與國(guó)外名牌企業(yè)仍存在明顯差距，如國(guó)產(chǎn)品牌產(chǎn)品功率范圍多在3KW以內(nèi)，中小功率居多，技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近。

隨著工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)掀起熱潮，我國(guó)伺服系統(tǒng)與國(guó)外名牌企業(yè)的明顯差距已成為制約我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“瓶頸”。從技術(shù)上看，國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)主要有以下幾個(gè)缺陷：

一是外形普遍較長(zhǎng)，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(duì)伺服電機(jī)的長(zhǎng)度有嚴(yán)格要求。

二是信號(hào)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(jì)的方向設(shè)計(jì)，方便安裝、調(diào)試、更換。

三是另一個(gè)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(duì)值編碼器，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，是制約我國(guó)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(guò)去的核心技術(shù)。

四是缺失基礎(chǔ)性研究，包括絕對(duì)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(dòng)系統(tǒng)整體性能難以做好。

值得一提的是，除了以上五點(diǎn)工藝硬傷，許多國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)廠商還在繼續(xù)采用購(gòu)買過(guò)時(shí)技術(shù)、硬件打造“國(guó)產(chǎn)”電機(jī)的做法，這樣生產(chǎn)出來(lái)的電機(jī)質(zhì)量、穩(wěn)定性參差不齊，不僅擾亂市場(chǎng)，還打擊了企業(yè)內(nèi)部自主研發(fā)的熱情，不利于長(zhǎng)期的可持續(xù)發(fā)展。

目前我國(guó)國(guó)內(nèi)較大規(guī)模的伺服品牌有20余家，這些制造商的部分產(chǎn)品質(zhì)量、性能較為突出，可圈可點(diǎn)，顯示出了一定的獨(dú)立性和創(chuàng)新性。

臺(tái)達(dá)(臺(tái)灣)

臺(tái)達(dá)是知名華人自動(dòng)化品牌，在全球自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)獨(dú)特地位。90年代初期，臺(tái)達(dá)采取自主研發(fā)的方式，開(kāi)始進(jìn)軍工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?；谄湓?a href="ttokpm.com/article/special/" target="_blank">電力電子領(lǐng)域的積累，臺(tái)達(dá)從變頻器產(chǎn)品起步，到后來(lái)PLC、伺服、HMI、CNC數(shù)控系統(tǒng)，再到基于PC-Based的PAC控制器、傳感器、機(jī)器視覺(jué)、工業(yè)機(jī)器人等全系列自動(dòng)化產(chǎn)品，最后鎖定驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)、控制三大領(lǐng)域。

士林(臺(tái)灣)

士林電機(jī)(shihlin)創(chuàng)立于1955年，主要開(kāi)發(fā)重電、電裝、機(jī)器、自動(dòng)化領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品。該公司和日本三菱合作密切，在廈門(mén)建有合資公司，據(jù)傳產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)與三菱電機(jī)不相上下。以士林SDH交流伺服系列為例，這系列電機(jī)采用臺(tái)灣最好的編碼器，響應(yīng)速度全臺(tái)第一。

臺(tái)系品牌使用簡(jiǎn)單，性能接近日系，但價(jià)格比日系品牌低廉，性價(jià)比高，在中低端市場(chǎng)發(fā)展較快。

匯川

深圳匯川主要從事自動(dòng)化、新能源相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)，是本土企業(yè)中伺服電機(jī)市場(chǎng)占有率最高的品牌。匯川在智能裝備、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域推出了變頻器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)、傳感器等核心部件及電氣解決方案等一系列工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，目前已成為國(guó)內(nèi)最大的中低壓變頻器與伺服系統(tǒng)供應(yīng)商。匯川旗下幾款伺服電機(jī)都支持Ethercat以太網(wǎng)通訊協(xié)議。

固高

固高科技是國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的自動(dòng)控制產(chǎn)品供應(yīng)商，該公司自主研發(fā)的基于PC的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器、嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器、網(wǎng)絡(luò)式運(yùn)動(dòng)控制器、計(jì)算機(jī)可編程自動(dòng)化控制器產(chǎn)品與系統(tǒng)，綜合性能已達(dá)到了國(guó)際一流水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同行業(yè)的多項(xiàng)空白。固高主要為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制提供系統(tǒng)。

華中數(shù)控

華中數(shù)控背靠中科大，研發(fā)能力出色，是國(guó)內(nèi)最大的中高檔數(shù)控系列生產(chǎn)企業(yè)，旗下的車床伺服電機(jī)已達(dá)到國(guó)際中端水平。該公司的GK6、GK7全系列永磁同步交流伺服電機(jī)和GM7系列交流伺服主軸已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，是目前全國(guó)唯一擁有成套核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自助配套能力的企業(yè)。

廣州數(shù)控

廣州數(shù)控面向數(shù)控機(jī)床行業(yè)、自動(dòng)化控制領(lǐng)域、注塑制品行業(yè)，是全國(guó)最大的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)廠商，突出優(yōu)勢(shì)是產(chǎn)業(yè)鏈齊全、規(guī)模龐大。該公司的伺服系統(tǒng)主要用于機(jī)床、包裝機(jī)械等方面。

英威騰

2011年，英威騰收購(gòu)御能動(dòng)力，并把該品牌打造成了紡織機(jī)械伺服系統(tǒng)的細(xì)分龍頭。英威騰主要為紡織機(jī)械企業(yè)提供整體解決方案，并在業(yè)內(nèi)提供系列型號(hào)最為全面的防止伺服系統(tǒng)，目前該公司的伺服產(chǎn)品在紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、數(shù)控車床、點(diǎn)膠機(jī)、LED分光編帶機(jī)貼片機(jī)等機(jī)器上有廣泛應(yīng)用，性價(jià)比較高。

埃斯頓

南京埃斯頓有十幾年生產(chǎn)和銷售交流全數(shù)字化通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的歷史，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化設(shè)備。公司于2012年成功完成了863計(jì)劃重大專項(xiàng)“工業(yè)機(jī)器人交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)開(kāi)發(fā)”，擁有了自主品牌的機(jī)器人專用交流伺服系統(tǒng)。目前，公司所有機(jī)器人使用的交流伺服系統(tǒng)均為自產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)核心零部件的突破。公司還成功開(kāi)發(fā)了機(jī)器人專用“一拖六”交流伺服系統(tǒng)，為研制更經(jīng)濟(jì)高效的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人提供了基礎(chǔ)。

機(jī)器人的工作表現(xiàn)受伺服系統(tǒng)影響極大，因而精密伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)永遠(yuǎn)都是先進(jìn)性比較的首要因素。國(guó)外先進(jìn)伺服系統(tǒng)已經(jīng)能夠很好地適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用的需求，其研發(fā)資源集中在個(gè)別高端應(yīng)用及整體性能提升方面，處于精雕細(xì)刻階段。在工業(yè)4.0的大背景下，國(guó)產(chǎn)伺服任重而道遠(yuǎn)，還需努力追趕。

審核編輯：湯梓紅