盤點工業(yè)機器人中的國產(chǎn)伺服電機

在工業(yè)機器人換代革新的進程中，伺服電機的技術(shù)突破在其中起到了至關(guān)重要的助推作用。ABB和安川領(lǐng)先的電機技術(shù)也是他們在能長期在全球機器人市場占據(jù)高額市場份額，被列為“四大家族”的一個重要原因。

說回到國內(nèi)，在機器人市場放量的背景下，國產(chǎn)零部件呈現(xiàn)出強勢增長的態(tài)勢。伺服系統(tǒng)作為工業(yè)自動化的代表產(chǎn)品之一，不僅具有投資少、見效快、節(jié)能的優(yōu)點，更是能體現(xiàn)一個國家工業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的重要指標之一。有部分國產(chǎn)廠商在核心零部件領(lǐng)域，憑借過硬的技術(shù)水平從外資龍頭手中搶奪了可觀的工業(yè)機器人市場供應(yīng)份額。這些廠商又有著哪些獨到的技術(shù)硬實力？

在工業(yè)機器人配置上，雷賽智能400W和750W的伺服驅(qū)動電機應(yīng)用在市場上較多。當然如果機器人有高速需求，也可以配置1000W的伺服驅(qū)動。以普通的三軸機械臂為例，橫行軸，引拔軸和上下軸配1:9減速機的用400W交流伺服即可。順便一提，目前5比的減速機在工業(yè)機器人領(lǐng)域越來越多。

一般機械臂一個運行周期在6-7s。如果以雷賽L5-750Z-NR電機ACM8008H2G-B0-D-SS方案來配置，可以得到以下數(shù)據(jù)：

最高4000rpm的轉(zhuǎn)速，運行周期大大降低，對比同類普通產(chǎn)品在效率上有明顯優(yōu)勢。L5系列伺服17位編碼器在機械結(jié)構(gòu)正常情況下足夠保證機械手的定位精度。在運動停止時，電機還帶有減震抑制功能，該功能會進一步高速情況下機器的定位精度。

另一系列，HSM系列混合伺服電機，110基座型號扭矩最大達到20N·m，高速性能有著過硬的本事，還內(nèi)置了增量式光電編碼器來提供位置反饋及速度反饋，克服電機丟步的問題，進一步提升加工速度和精度。

雷賽智能伺服條線產(chǎn)品十分豐富，是行業(yè)內(nèi)擁有完整運動控制產(chǎn)品線的少數(shù)企業(yè)之一。在工業(yè)自動化這一波大潮中，雷賽也設(shè)立了機器人行業(yè)細分產(chǎn)品線來開拓市場，很快應(yīng)該會有更多的參考案例和應(yīng)用方向。

匯川不僅做工業(yè)機器人，核心零部件還自己來做。匯川目前已經(jīng)面世的伺服電機有小功率MS1系列，大功率ISMG系列、ESMG系列、MEG20/26/36系列。

MS1系列伺服電機是匯川新一代高性能小功率伺服電機。以該系列下H1型號產(chǎn)品為例，轉(zhuǎn)矩覆蓋0.09-3.18N·m，最高轉(zhuǎn)速均能達到6000rpm，強動力且高性能。短小精悍，是筆者的對MS1系列的第一印象。

為了做到絕對定位精度±15角秒以內(nèi)，在這一系列里匯川配置了23bit的單/多圈絕對值編碼器。同時內(nèi)置了轉(zhuǎn)矩波動補償功能，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩波動＜ 0.5%。

大功率系列在機器人行業(yè)較為常見的是ISMG 系列。這款產(chǎn)品兩個主要特征，快速定位和乃震動沖擊。這一系列功率覆蓋7.5 kW ~ 80 kW，同樣配置23 位絕對值編碼器。大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場合，IP54 防護等級設(shè)計、耐沖擊振動的編碼器結(jié)構(gòu)設(shè)計都可以勝任。

匯川目前主攻SCARA和六軸機器人，零部件的自主化大大降低了匯川機器人成本。在核心零部件供應(yīng)上，經(jīng)過印證的伺服系統(tǒng)應(yīng)該會在國產(chǎn)機器人本體廠商中獲得一席之地。

埃斯頓是國內(nèi)少數(shù)具備機器人全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)之一。如果說匯川技術(shù)涉及的領(lǐng)域多且雜，那么埃斯頓就是主攻工業(yè)機器人。

目前埃斯頓有五大類通用伺服電機：EMG、EMB、EMJ、EM3A、EML。

在工業(yè)機器人上主要應(yīng)用的是EMJ系列。功率覆蓋50W-1.0kW，最高轉(zhuǎn)速可達4500r/min。雖然該系列沒有詳細的參數(shù)評估，但是該系列峰值轉(zhuǎn)矩理論上能達到轉(zhuǎn)矩的300%。并且在電機內(nèi)可選配省線式增量編碼器、17位絕對值型編碼器、20位增量型編碼器用于精準的速度控制與反饋。

在機器選型上以如下方案配置，采用20位編碼器，在高精度高速度情況下運行，效率大概在14次/min，也就是單次周期在5s左右。和上述雷塞智能的方案相比相差不多，比市面上多數(shù)機器人運行效率都高。

埃斯頓以成型機床數(shù)控系統(tǒng)起家，擴展到交流伺服系統(tǒng)，然后工業(yè)機器人領(lǐng)域、逐步拓展下游集成應(yīng)用領(lǐng)域。在伺服技術(shù)積累上不斷通過自研與并購，在工業(yè)機器人領(lǐng)域內(nèi)有著的相當?shù)娜a(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。

伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機器人核心零部件，如果自主化率無法提升，那么國內(nèi)機器人市場就無法真正擺脫外資主導(dǎo)的格局。國內(nèi)還有不少廠商也在自主化道路上披荊斬棘。機器人核心零部件的全國產(chǎn)化是一定的，只是時間問題而已。