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国产伺服电机到底抱不抱得住工业机器人的大腿?

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文章出处: 责任编辑: 发表时间:2018-11-20 13:40:40
“随着中国自动化步伐的加快,国内企业对工业机器人需求量大大增长。
然而在中国工业机器市场,85%的伺服电机是外资品牌,并且在在工业机器人高增长刺激下,其控制系统和自动化主要产品伺服电机发展之路必将发生改变,伺服电机作为工业机器人的动力系统以及机器人运动的“心脏”,未来出路在哪里?”
工业机器人伺服电机
早在2013年中国就已经成为世界最大的工业机器人的需求国,2018年伺服电机在中国销量飙升到全球伺服电机销量的60%左右。预计到2019年,中国市场对伺服电机的需求将达到182000台。
工业机器人需求量大幅增长 伺服电机将何去何从?

目前,在中国工业机器市场,85%的伺服电机是外资品牌,而本土企业,大多数仍处于研制试验阶段,几乎没有工业化的工业机器人伺服电机。

工业机器人与伺服电机的共存关系
伺服电机一般安装在机器人的“关节”处,机器人的关节驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所要使用的伺服电机的数量就越多。
伺服电机
机器人对关节驱动电机的要求非常严格,因而对电动伺服驱动系统的要求也很严格,主要有以下几个方面:
1.快速响应性,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好;
2.起动转矩惯量比大,在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转钜大,转动惯量小;
3.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,调速范围宽,能使用1000~10000的调速范围;
4.体积小、质量小、轴向尺寸短,以配合机器人的体形;
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。
机器人伺服电机
另外,由于国产伺服电机有待升级,导致国产机器人发展困难。国产伺服电机目前的现状是,小的不小,大的不大!这个怎么理解呢?小功率伺服电机,小型化不行,普遍偏长。国产伺服,普遍较长,外观粗糙。这在一些高档的应用上不行,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。
其次是信号接插件的可靠性一直饱受诟病。国产伺服需要继续改进,而且接插件的小型化、高密度化也是趋势,与伺服电机本体的集成设计是个很好的做法,目前日系的伺服电机很多就是这样设计的,方便安装、调试、更换。 伺服电机的另一个核心技术是高精度的编码器,尤其机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依赖进口。没有实现国产化,是制约我国高档伺服系统发展的很大瓶颈。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。纵观日系伺服电机产品的更迭,都是伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级!
目前国内的伺服电机OEM厂家根据市场份额,大多是仿制日系伺服电机设计,功率多在3kw以内,以中小功率为多。而5.5-15kw的中大功率伺服没有,导致有些设备上的应用,由于没有一台大功率的伺服电机和驱动配套,而被迫放弃掉整个系统。
总结下来,日系伺服系统的发展模式是分层协同发展,整体性能优异,与日本的机器人发展很相似。在中国是做电机的做电机、做编码器的做编码器、做驱动的做驱动,没有协同联合,导致伺服电机和驱动系统整体性能难以做好。
国内伺服电机的伺服系统缺失基础性研究,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。这些都需要机器人行业的核心零部件企业去完善。所以,国产伺服电机要想抱住工业机器人的大腿,还需要再加把劲。
 
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