機(jī)器人作為典型的機(jī)電一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品，它的運(yùn)作離不開(kāi)伺服控制系統(tǒng)的支持。伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制的重要部分，因而談及機(jī)器人必然繞不過(guò)伺服系統(tǒng)。機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)離不開(kāi)伺服系統(tǒng)，關(guān)節(jié)越多，機(jī)器人的柔性和精準(zhǔn)度越高。伺服系統(tǒng)成本在工業(yè)機(jī)器人占比高達(dá)24%，僅次于減速機(jī)。

2017年，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)將帶動(dòng)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模不斷上升。隨著人口紅利的消退，廣闊的機(jī)器人市場(chǎng)空間以及現(xiàn)階段相對(duì)較低的工業(yè)機(jī)器人密度，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)迎來(lái)黃金發(fā)展期。受這一趨勢(shì)影響，未來(lái)五年國(guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)復(fù)合增長(zhǎng)率約為35%，到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)47億元左右。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。在國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)仍由國(guó)外企業(yè)占據(jù)大半壁江山的當(dāng)下，國(guó)產(chǎn)伺服任重而道遠(yuǎn)，還需努力追趕?？偟膩?lái)說(shuō)，2017年伺服系統(tǒng)商需要從以下幾個(gè)方面努力。

高性能

工業(yè)機(jī)器人對(duì)工作節(jié)拍的要求，對(duì)伺服系統(tǒng)在運(yùn)行速度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、位置伺服精度等方面提出了很高的技術(shù)要求，往往超出了通用伺服的一般技術(shù)條件。

針對(duì)上述三方面的要求，應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的交流伺服系統(tǒng)，需要對(duì)某些關(guān)鍵技術(shù)作出突破，以滿足工業(yè)機(jī)器人對(duì)整體技術(shù)的要求，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

智能化

智能控制技術(shù)通過(guò)自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自協(xié)調(diào)、自診斷和自校正等方法，使控制系統(tǒng)具備人工智能特性，智能化是目前自動(dòng)控制的一個(gè)發(fā)展方向。伺服系統(tǒng)的智能化表現(xiàn)在運(yùn)行參數(shù)可由軟件設(shè)置和系統(tǒng)具有故障自診斷分析功能等幾個(gè)方面。帶有自整定功能的伺服單元可以通過(guò)幾次試運(yùn)行，自動(dòng)將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來(lái)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化。此外，伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

集成化

伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來(lái)越多地采用開(kāi)關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，這種器件將輸入隔離、能耗制動(dòng)、過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中，構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。將伺服電機(jī)、位置編碼器及伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳遞到機(jī)器人控制器，甚至是云平臺(tái)，可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷等，從而減少非計(jì)劃停機(jī)。并且高度的集成化可以很顯著地縮小整個(gè)控制系統(tǒng)的體積。

針對(duì)性

采用針對(duì)性的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)與制造出工業(yè)機(jī)器人專用的交流伺服產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在成本及性能方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

可靠性

在提高伺服產(chǎn)品自身可靠性的同時(shí)，需要從機(jī)器人整體可靠性出發(fā)，對(duì)伺服系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)做出調(diào)整。從系統(tǒng)的角度來(lái)提高機(jī)器人的MTBF(平均故障間隔時(shí)間)，縮短與國(guó)外高端品牌機(jī)器人的差距。

架構(gòu)合理化

機(jī)器人是一種典型的多軸同步伺服系統(tǒng)，從伺服系統(tǒng)的組成看，它由機(jī)器人控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、位置傳感器，減速機(jī)等部分組成。采用分布式架構(gòu)與集成架構(gòu)會(huì)有不同的成本結(jié)構(gòu)與性能。因而企業(yè)在生產(chǎn)伺服系統(tǒng)產(chǎn)品時(shí)要充分考慮應(yīng)用領(lǐng)域與對(duì)象來(lái)選取最合適的架構(gòu)。

電機(jī)輕量化

受機(jī)器人各關(guān)節(jié)安裝空間、重量的限制，對(duì)伺服電機(jī)在體積、重量方面的要求變得苛刻。提高電機(jī)的功率密度變得十分重要。機(jī)器人的要求已成為伺服電機(jī)發(fā)展的新的驅(qū)動(dòng)力，需要研究針對(duì)性的機(jī)器人專用電機(jī)規(guī)格；研究新型電機(jī)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度；探索新材料的應(yīng)用；導(dǎo)入新的電機(jī)加工工藝等。

伺服總線優(yōu)化

工業(yè)機(jī)器人作為典型的多軸同步伺服系統(tǒng)，對(duì)伺服總線的實(shí)時(shí)性要求很高。最新的交流伺服系統(tǒng)都配置了高速數(shù)據(jù)通信接口，以實(shí)現(xiàn)多軸同步。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。

完善標(biāo)準(zhǔn)體系

伺服系統(tǒng)的功能安全是很多行業(yè)內(nèi)的強(qiáng)制性要求，對(duì)伺服系統(tǒng)而言，由于它是控制系統(tǒng)的執(zhí)行單元，其功能安全的種類還有很多，還需要不斷完善交流伺服系統(tǒng)的功能安全。

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