工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和自動化產(chǎn)品主要涉及伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制器和傳感器等。伺服電機(jī)是工業(yè)機(jī)器人的動力系統(tǒng),一般安裝在機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”處,是機(jī)器人運動的“心臟”。
機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動離不開伺服系統(tǒng),關(guān)節(jié)越多,機(jī)器人的柔性和精準(zhǔn)度越高,所要使用的伺服電機(jī)的數(shù)量就越多。作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件,電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成了工業(yè)機(jī)器人的三大核心部件之一。電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力,直接或間接地驅(qū)動機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運動的執(zhí)行機(jī)構(gòu),通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動器組成。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外,伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位臵控制。
機(jī)器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的要求非常嚴(yán)格,因而對電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求也很嚴(yán)格,主要有以下幾個方面:
1)快速響應(yīng)性,電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高,快速響應(yīng)性能愈好。
2)起動轉(zhuǎn)矩慣量比大,在驅(qū)動負(fù)載的情況下,要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)動慣量小。
3)控制特性的連續(xù)性和直線性,隨著控制信號的變化,電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化,有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比,調(diào)速范圍寬,能使用于1:1000~10000的調(diào)速范圍。
4)體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短,以配合機(jī)器人的體形。
5)能經(jīng)受得起苛刻的運行條件,可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運行,并能在短時間內(nèi)承受數(shù)倍過載。交流伺服驅(qū)動器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點,在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。弗徠威智能服務(wù)機(jī)器人
ResearchandMarkets發(fā)布了2015-2019年全球工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)行業(yè)報告。
報告顯示,從2013年開始,中國成為世界最大的工業(yè)機(jī)器人市場,2014年的銷量飆升到全球伺服電機(jī)銷量的55%,共57,000臺。隨著產(chǎn)業(yè)升級,以及機(jī)器人取代人工勞動力需求的推動下,中國的工業(yè)機(jī)器人市場將繼續(xù)快速增長,預(yù)計到2019年,中國市場對伺服電機(jī)的需求將達(dá)到182,000臺。
工業(yè)機(jī)器人的快速增長已經(jīng)在一定程度上刺激了伺服電機(jī)市場的發(fā)展。按ResearchandMarkets的測算,90%的工業(yè)機(jī)器人使用伺服電機(jī),同時,每個工業(yè)機(jī)器人裝配的伺服電機(jī)都是平均量,那么2014年中國所增加的對伺服電機(jī)的需求在231,000臺。而這個數(shù)字在2019年將有望達(dá)到737,000臺。
目前,在中國工業(yè)機(jī)器市場,85%的伺服電機(jī)是外資品牌,主流的供應(yīng)商包括,日本松下、安川、三菱,以及歐洲和美國的倫茨和博世力士樂。其中,2015年,日系品牌占據(jù)了最大的中國市場份額——近50%。然而,中國本土企業(yè),大多數(shù)仍處于研制試驗階段,幾乎沒有工業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)。
為了扭轉(zhuǎn)這一局面,中國企業(yè),包括埃斯頓自動化和匯川等少數(shù)公司,在最近幾年不斷突破技術(shù)瓶頸,加強(qiáng)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目的建設(shè)。