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作為機(jī)器人中用作執(zhí)行單元，伺服電機(jī)是影響機(jī)器人工作性能的主要因素。伺服電機(jī)也是我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需要突破的關(guān)鍵短板之一?！吨袊?guó)制造2025》規(guī)劃總體部署了機(jī)器人伺服電機(jī)的目標(biāo)：到2020年，性能、精度、可靠性達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。

伺服電機(jī)作為控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是機(jī)器人三大核心零部件之一。機(jī)器人伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)三大部分構(gòu)成，伺服電機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就是靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，伺服驅(qū)動(dòng)器是伺服電機(jī)的功率電源，指令機(jī)構(gòu)是發(fā)脈沖或者給速度用于配合伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作的。

2015年，我國(guó)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模約為10.6億元，到2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)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)廠商將機(jī)器人市場(chǎng)作為未來(lái)重點(diǎn)的發(fā)展方向，伺服電機(jī)一般安裝在機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”處，機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)離不開(kāi)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。

機(jī)器人需求在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)大，而中國(guó)現(xiàn)在是全球增速最快的機(jī)器人市場(chǎng)。2013年至2016年，中國(guó)連續(xù)三年成為全球第一大工業(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)規(guī)模將達(dá)到594億美元，中國(guó)市場(chǎng)將占全球機(jī)器人市場(chǎng)總量的30%以上，市場(chǎng)空間巨大。機(jī)器人的高速增長(zhǎng)將帶動(dòng)伺服電機(jī)的巨大需求。

機(jī)器人伺服電機(jī)面臨挑戰(zhàn)

伺服電機(jī)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)在往往與終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，因此也被成為執(zhí)行電機(jī)。伺服電機(jī)在伺服系統(tǒng)中作為執(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)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移和角速度。

伺服電機(jī)分類：

為了提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性，機(jī)器人正變得越來(lái)越輕，同時(shí)為了保證機(jī)器人的動(dòng)態(tài)和精度，高功率密度伺服電機(jī)至關(guān)重要；在精加工作業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人甚至需要人手所具備的柔順性，要求電機(jī)能以“罐頭”大小實(shí)現(xiàn)高性能，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率并保證操作員安全；在醫(yī)用機(jī)器人領(lǐng)域，為了讓機(jī)器人幫助患者早日恢復(fù)健康，對(duì)電機(jī)穩(wěn)定性和可靠性提出了至高要求。

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)具有快速響應(yīng)性。電機(jī)從獲得指令信號(hào)到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號(hào)的時(shí)間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好，一般是以伺服電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)的大小來(lái)說(shuō)明伺服電機(jī)快速響應(yīng)的性能。

2．伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比要大。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。

3．伺服電機(jī)要具有控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號(hào)的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)成正比或近似成正比。

4．為了配合機(jī)器人的體形，伺服電機(jī)必須體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。

5．能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受數(shù)倍過(guò)載。交流伺服驅(qū)動(dòng)器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。