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伺服電機,國產機器人需補“短板”

未知 2019-07-07 11:40

導讀:作為機器人中用作執行單元,伺服電機是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機也是我國機器人產業需要突破的關鍵短板之一。《中國製造2025》規劃總體部署了機器人伺服電機的目標:到2020年,性能、精度、可靠性達到國外同類菠菜娛樂水平。

伺服電機作為控製係統中的執行元件,是機器人三大核心零部件之一。機器人伺服係統由伺服電機、伺服驅動器、指令機構三大部分構成,伺服電機是執行機構,就是靠它來實現運動的,伺服驅動器是伺服電機的功率電源,指令機構是發脈衝或者給速度用於配合伺服驅動器正常工作的。

2015年,我國機器人用伺服係統市場規模約為10.6億元,到2020年市場規模將達47億元左右,未來五年複合增長率約為35%。

伺服電機,國產機器人需補的“短板”

國內外伺服係統廠商將機器人市場作為未來重點的發展方向,伺服電機一般安裝在機器人的關節處,機器人的關節驅動離不開伺服係統,關節越多,機器人的柔性和精準度越高,所要使用的伺服電機的數量就越多。

機器人需求在全球範圍內不斷擴大,而中國現在是全球增速最快的機器人市場。2013年至2016年,中國連續三年成為全球第一大工業機器人消費市場。IDC預測到2020年,中國機器人市場規模將達到594億美元,中國市場將占全球機器人市場總量的30%以上,市場空間巨大。機器人的高速增長將帶動伺服電機的巨大需求。

機器人伺服電機麵臨挑戰

伺服電機在自動化控製係統在往往與終端執行機構相連,因此也被成為執行電機。伺服電機在伺服係統中作為執行元件,其作用是將伺服控製器的脈衝信號轉化為電機轉動的角位移和角速度。

伺服電機分為直流和交流伺服電動機兩大類,與普通電機相比其主要特點是,其通常搭配反饋裝置一起使用,實現精準控製。

伺服電機分類:

伺服電機,國產機器人需補的“短板”

為了提高工業生產的靈活性,機器人正變得越來越輕,同時為了保證機器人的動態和精度,高功率密度伺服電機至關重要;在精加工作業領域,機器人甚至需要人手所具備的柔順性,要求電機能以罐頭大小實現高性能,提高生產質量和效率並保證操作員安全;在醫用機器人領域,為了讓機器人幫助患者早日恢複健康,對電機穩定性和可靠性提出了至高要求。

機器人對伺服電機的高要求主要有以下方麵:

1.要求伺服電機具有快速響應性。電機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態的時間應短。響應指令信號的時間愈短,電伺服係統的靈敏性愈高,快速響應性能愈好,一般是以伺服電機的機電時間常數的大小來說明伺服電機快速響應的性能。

2.伺服電機的起動轉矩慣量比要大。在驅動負載的情況下,要求機器人的伺服電機的起動轉矩大,轉動慣量小。

3.伺服電機要具有控製特性的連續性和直線性,隨著控製信號的變化,電機的轉速能連續變化,有時還需轉速與控製信號成正比或近似成正比。

4.為了配合機器人的體形,伺服電機必須體積小、質量小、軸向尺寸短。

5.能經受得起苛刻的運行條件,可進行十分頻繁的正反向和加減速運行,並能在短時間內承受數倍過載。交流伺服驅動器因其具有轉矩轉動慣量比高、無電刷及換向火花等優點,在工業機器人中得到廣泛應用。

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