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工业机器人核心——伺服电机

作者:JZ Editor     时间:2021-06-18 22:58     已有 人浏览
  伺服电机是机器人的执行单元,影响着机器人的性能。然而随着工业市场的扩大,激烈的竞争反而制约了国产机械的发展,尤其是伺服电机,各企业间差距甚大。以下将机器人伺服电机展开讨论几点。
  
  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响应性。电机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电机快速响应的性能。
  
  
  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.伺服电机要具有控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。
  
  4.为了配合机器人的体形,伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短。
  
  5.能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受数倍过载。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优点,在工业机器人中得到广泛应用。
  
  在市场上,伺服电机作为工业机器人的配套部件,与工业机器人出货量比例为1:1,根据国际机器人联合会(IFR)数据显示,2018年国内工业机器人伺服电机装机量为15.64万套,市场规模为23.2亿元,近三年的平均复合增长率为33%,增速迅猛。
  
  国产伺服电机在以下方面仍需突破:
  
  一是外形普遍较长,外观粗糙,很难应用在一些高档机器人上面,尤其是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,由于机器人手臂的安装空间非常狭小,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要改进,而且需要朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成设计的方向设计,方便安装、调试、更换。
  
  三是另一个核心技术就是高精度的编码器,尤其机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依赖进口,是制约我国高档机器人发展的很大瓶颈。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。
  
  四是缺失基础性研究,包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定。
  
  五是伺服系统各部分产业协同联合不够,导致伺服电机和驱动系统整体性能难以做好。
  
  
  工业机器人是推动产业升级发展的重要支持手段,伺服电机作为机器人中的执行单元,是影响工业机器人性能的主要因素,未来国内伺服电机市场受益于产业升级需要的市场增容影响,将继续保持较快的增长速度,国产产品进口替代的空间依然巨大,生产与大功率机器人配套的伺服电机和优化小型、高密集成路径,是国产产品的主要发展方向。
  
  现今,工业机器人的应用领域在不断随着时代前沿前外延伸中,伺服电机在这当中起着至关重要的作用。因此,伺服电机的技术优化迫在眉睫。
  

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