工业机器人的核心部件—伺服电机-pg电子试玩

工业机器人广泛应用于制造业，不仅仅应用于汽车制造业，大到航天飞机的生产，军用装备，高铁的开发，小到圆珠笔的生产都有广泛的应用。并且已经从较为成熟的行业延伸到食品，医疗等领域。由于机器人技术发展迅速，与传统工业设备相比，不仅产品的价格差距越来越小，而且产品的个性化程度高，因此在一些工艺复杂的产品制造过程中，可以让工业机器人替代传统设备，这样就可以在很大程度上提高经济效率。而伺服电机，作为工业机器人的核心零部，在机器人的发展过程中不可或缺。

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，分为直流和交流伺服电动机两大类，交流伺服电动机又分为异步伺服电动机和同步伺服电动机。

无论是伺服还是调速领域，目前交流系统正在逐渐代替直流系统。与直流系统相比，交流伺服电机具有高可靠性、散热好、转动惯量小、能工作于高压状态下等优点。因为无电刷和转向器，故交流私服系统也成为无刷伺服系统，用于其中的电机是无刷结构的笼型异步电机和永磁同步型电机。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机

有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对使用环境有要求，通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合；

无刷电机体积小重量轻，出力大响应快，速度高惯量小，力矩稳定转动平滑，控制复杂，智能化，电子换相方式灵活，可以方波或正弦波换相，电机免维护，高效节能，电磁辐射小，温升低寿命长，适用于各种环境。

不同类型伺服电机的特点

直流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。

缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒（无尘易爆环境不宜）

交流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制特性良好，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制（取决于编码器精度），额定运行区域内，可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护（适用于无尘、易爆环境）。缺点：控制较复杂，驱动器参数需要现场调整pid参数确定，需要更多的连线。

伺服电机的产业链结构

工业机器人的控制系统和自动化产品主要涉及伺服电机、减速机、控制器和传感器等。伺服电机是工业机器人的动力系统，一般安装在机器人的“关节”处，是机器人运动的“心脏”。

目前，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。机器人对伺服系统的要求较高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻、加减速运行等条件，且需要高可靠性和稳定性。目前，工业机器人使用的较多的是交流伺服系统。

伺服电机的市场规模

伺服电机竞争激烈，目前外资掌握话语权。伺服电机在机器人中用作执行单元，是影响机器人工作性能的主要因素。机器人行业应用最多的是交流伺服，约占65%伺服电机。

伺服系统外资企业占据绝对优势。目前，在中国工业机器市场，主流的供应商包括，日系多摩川以及欧美系。日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型oem(设备制造业)市场。近几年，伺服系统市场top15厂商中，前三名均为日系品牌，总份额达到45%。欧系品牌占据高端，整体市场份额在30%左右。国内企业整体份额低于10%左右。

当前我国中低端伺服系统已经能够实现大规模量产，但高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力，国内对精密伺服电机控制系统的需求主要依赖进口。机器人产业发展风生水起，随着扶持政策对机器人产业的推进，以及国产伺服技术的不断提升，我国伺服系统进口替代的步伐将加快。