指南：伺服電機(jī)作為機(jī)器人中的執(zhí)行單元，是影響機(jī)器人工作性能的主要因素。伺服電機(jī)也是中國(guó)機(jī)器人行業(yè)需要突破的關(guān)鍵缺點(diǎn)之一?！吨袊?guó)制造2025》計(jì)劃整體部署機(jī)器人伺服電機(jī)：到2020年，性能、精度、可靠性將達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。

伺服電機(jī)作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，是機(jī)器人的三大核心部件之一。機(jī)器人伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和指令機(jī)構(gòu)三部分組成。伺服電機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)器是伺服電機(jī)的電源，命令機(jī)構(gòu)發(fā)送脈沖或給速度配合伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作。

2015年，中國(guó)機(jī)器人伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模約為10.6億元，到2020年將達(dá)到47億元左右，未來(lái)五年復(fù)合增長(zhǎng)率約為35%。

國(guó)內(nèi)外伺服系統(tǒng)制造商將機(jī)器人市場(chǎng)視為未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。伺服電機(jī)一般安裝在機(jī)器人的關(guān)節(jié)處。沒(méi)有伺服系統(tǒng)就不能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)。關(guān)節(jié)越多，機(jī)器人的靈活性和準(zhǔn)確性就越高，使用的伺服電機(jī)也就越多。

世界各地對(duì)機(jī)器人的需求正在擴(kuò)大，中國(guó)現(xiàn)在是世界上增長(zhǎng)快的機(jī)器人市場(chǎng)。從2013年到2016年，中國(guó)連續(xù)三年成為世界上大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)。IDC預(yù)測(cè)，到2020年，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)將達(dá)到594億美元，中國(guó)市場(chǎng)將占機(jī)器人市場(chǎng)總量的30%以上，市場(chǎng)空間巨大。機(jī)器人的快速發(fā)展將推動(dòng)對(duì)伺服電機(jī)的巨大需求。

機(jī)器人伺服電機(jī)面臨挑戰(zhàn)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)通常與末端執(zhí)行器相連，因此也稱為執(zhí)行電機(jī)。伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其作用是將伺服控制器的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角位移和角速度。

伺服電機(jī)分為DC和交流伺服電機(jī)。與普通電機(jī)相比，它們的主要特點(diǎn)是通常與反饋裝置一起使用，以實(shí)現(xiàn)精確控制。

伺服電機(jī)分類：

為了提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性，機(jī)器人越來(lái)越輕，為了保證機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性和準(zhǔn)確性，高功率密度的伺服電機(jī)非常重要；在精加工作業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人甚至需要人手的靈活性，要求電機(jī)在“罐”的尺寸上達(dá)到高性能，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率，保證操作者安全；在醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域，為了讓機(jī)器人幫助患者盡快康復(fù)，對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性提出了要求。

機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的高要求主要有以下方面：

1.要求伺服電機(jī)響應(yīng)快。從獲得命令信號(hào)到完成命令要求的工作狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)該很短。指令信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間越短，電伺服系統(tǒng)的靈敏度越高，快速響應(yīng)性能越好。伺服電機(jī)的快速響應(yīng)性能一般用伺服電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)來(lái)解釋。

2.伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣性比較大。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)具有較大的啟動(dòng)力矩和較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

3.伺服電機(jī)應(yīng)具有連續(xù)和線性的控制特性。隨著控制信號(hào)的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以連續(xù)變化，有時(shí)需要與控制信號(hào)成比例或近似成比例。

4.為了匹配機(jī)器人的形狀，伺服電機(jī)的尺寸、質(zhì)量和軸向尺寸必須很小。

5.它能承受惡劣的工作條件，能進(jìn)行非常頻繁的前進(jìn)后退和加減速操作，能在短時(shí)間內(nèi)承受幾次過(guò)載。交流伺服驅(qū)動(dòng)器因其高轉(zhuǎn)矩慣性比、無(wú)刷和換向火花而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人中。