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2017年国产伺服任重而道远,需从9方面做起

www.cechina.cn2017.01.04

  受人口红利消退与机器人广阔应用前景的影响www.cechina.cn,未来五年国产伺服系统复合增长率约为35%。尽管前景一片光明,但目前国内市场仍由国外伺服企业把持。因而,2017年我国伺服系统生产商仍然任重而道远。
  机器人作为典型的机电一体化技术密集型产品www.cechina.cn,它的运作离不开伺服控制系统的支持。伺服系统是实现机器人机械本体控制和伺服机构控制的重要部分,因而谈及机器人必然绕不过伺服系统。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。伺服系统成本在工业机器人占比高达24%,仅次于减速机。


  2017年,工业机器人市场的快速增长将带动伺服系统市场规模不断上升。随着人口红利的消退,广阔的机器人市场空间以及现阶段相对较低的工业机器人密度,中国工业机器人市场迎来黄金发展期。受这一趋势影响,未来五年国产伺服系统复合增长率约为35%,到2020年我国工业机器人用伺服系统市场规模将达47亿元左右。因而精密伺服系统的关键性能指标永远都是先进性比较的首要因素。在国内伺服系统市场仍由国外企业占据大半壁江山的当下,国产伺服任重而道远CONTROL ENGINEERING China版权所有,还需努力追赶。总的来说,2017年伺服系统商需要从以下几个方面努力。
  高性能
  工业机器人对工作节拍的要求,对伺服系统在运行速度、动态响应、位置伺服精度等方面提出了很高的技术要求,往往超出了通用伺服的一般技术条件。
  针对上述三方面的要求,应用于工业机器人的交流伺服系统,需要对某些关键技术作出突破,以满足工业机器人对整体技术的要求,其主要表现在以下几个方面。
  智能化
  智能控制技术通过自学习、自适应、自协调、自诊断和自校正等方法,使控制系统具备人工智能特性,智能化是目前自动控制的一个发展方向。伺服系统的智能化表现在运行参数可由软件设置和系统具有故障自诊断分析功能等几个方面。带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行,自动将系统的参数整定出来,并自动实现其最优化。此外,伺服系统网络化是综合自动化技术发展的必然趋势,是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。
  集成化
  伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件,这种器件将输入隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块之中,构成高精度的全闭环调节系统。将伺服电机、位置编码器及伺服驱动器的数据传递到机器人控制器,甚至是云平台,可对机器人进行状态监控、故障诊断等,从而减少非计划停机。并且高度的集成化可以很显著地缩小整个控制系统的体积。
  针对性
  采用针对性的技术方案控制工程网版权所有,设计与制造出工业机器人专用的交流伺服产品,实现工业机器人在成本及性能方面的竞争优势。
  可靠性
  在提高伺服产品自身可靠性的同时,需要从机器人整体可靠性出发,对伺服系统的可靠性设计做出调整。从系统的角度来提高机器人的MTBF(平均故障间隔时间),缩短与国外高端品牌机器人的差距。
  架构合理化
  机器人是一种典型的多轴同步伺服系统,从伺服系统的组成看,它由机器人控制器、伺服驱动器、伺服电机、位置传感器,减速机等部分组成。采用分布式架构与集成架构会有不同的成本结构与性能。因而企业在生产伺服系统产品时要充分考虑应用领域与对象来选取最合适的架构。
  电机轻量化
  受机器人各关节安装空间、重量的限制,对伺服电机在体积、重量方面的要求变得苛刻。提高电机的功率密度变得十分重要。机器人的要求已成为伺服电机发展的新的驱动力,需要研究针对性的机器人专用电机规格;研究新型电机结构以实现更高的功率密度;探索新材料的应用;导入新的电机加工工艺等。
  伺服总线优化
  工业机器人作为典型的多轴同步伺服系统,对伺服总线的实时性要求很高。最新的交流伺服系统都配置了高速数据通信接口,以实现多轴同步。目前的高速伺服总线虽大多为开放标准,但技术都被国际化大公司所掌控。
  完善标准体系
  伺服系统的功能安全是很多行业内的强制性要求,对伺服系统而言,由于它是控制系统的执行单元CONTROL ENGINEERING China版权所有,其功能安全的种类还有很多,还需要不断完善交流伺服系统的功能安全。

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