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國產伺服電機到底抱不抱得住工業機器人的大腿?

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文章出處: 責任編輯: 發表時間:2018-11-20 13:40:40
“隨著中國自動化步伐的加快,國內企業對工業機器人需求量大大增長。
然而在中國工業機器市場,85%的伺服電機是外資品牌,并且在在工業機器人高增長刺激下,其控制系統和自動化主要產品伺服電機發展之路必將發生改變,伺服電機作為工業機器人的動力系統以及機器人運動的“心臟”,未來出路在哪里?”
工業機器人伺服電機
早在2013年中國就已經成為世界最大的工業機器人的需求國,2018年伺服電機在中國銷量飆升到全球伺服電機銷量的60%左右。預計到2019年,中國市場對伺服電機的需求將達到182000臺。
工業機器人需求量大幅增長 伺服電機將何去何從?

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

工業機器人與伺服電機的共存關系
伺服電機一般安裝在機器人的“關節”處,機器人的關節驅動離不開伺服系統,關節越多,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。
伺服電機
機器人對關節驅動電機的要求非常嚴格,因而對電動伺服驅動系統的要求也很嚴格,主要有以下幾個方面:
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.起動轉矩慣量比大,在驅動負載的情況下,要求機器人的伺服電機的起動轉鉅大,轉動慣量小;
3.控制特性的連續性和直線性,隨著控制信號的變化,電機的轉速能連續變化,有時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、質量小、軸向尺寸短,以配合機器人的體形;
5.能經受得起苛刻的運行條件,可進行十分頻繁的正反向和加減速運行。
機器人伺服電機
另外,由于國產伺服電機有待升級,導致國產機器人發展困難。國產伺服電機目前的現狀是,小的不小,大的不大!這個怎么理解呢?小功率伺服電機,小型化不行,普遍偏長。國產伺服,普遍較長,外觀粗糙。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。國產伺服需要繼續改進,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。 伺服電機的另一個核心技術是高精度的編碼器,尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器,嚴重依賴進口。沒有實現國產化,是制約我國高檔伺服系統發展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過去的核心技術。縱觀日系伺服電機產品的更迭,都是伴隨著電機磁路和編碼器的協同發展升級!
目前國內的伺服電機OEM廠家根據市場份額,大多是仿制日系伺服電機設計,功率多在3kw以內,以中小功率為多。而5.5-15kw的中大功率伺服沒有,導致有些設備上的應用,由于沒有一臺大功率的伺服電機和驅動配套,而被迫放棄掉整個系統。
總結下來,日系伺服系統的發展模式是分層協同發展,整體性能優異,與日本的機器人發展很相似。在中國是做電機的做電機、做編碼器的做編碼器、做驅動的做驅動,沒有協同聯合,導致伺服電機和驅動系統整體性能難以做好。
國內伺服電機的伺服系統缺失基礎性研究,包括絕對值編碼器技術、高端電機的產業化制造技術、生產工藝的突破、性能指標的實用性驗證和考核標準的制定。這些都需要機器人行業的核心零部件企業去完善。所以,國產伺服電機要想抱住工業機器人的大腿,還需要再加把勁。
 
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