半壁江山已淪陷 2017國產伺服崛起任重而道遠
2017-01-03 來源:中國智能制造網 評論:0摘要: 受人口紅利消退與機器人廣闊應用前景的影響,未來五年國產伺服系統復合增長率約為35%。盡管前景一片光明,但目前國內市場仍由國外
受人口紅利消退與機器人廣闊應用前景的影響,未來五年國產伺服系統復合增長率約為35%。盡管前景一片光明,但目前國內市場仍由國外伺服企業把持。因而,2017年我國伺服系統生產商仍然任重而道遠。
機器人作為典型的機電一體化技術密集型產品,它的運作離不開伺服控制系統的支持。伺服系統是實現機器人機械本體控制和伺服機構控制的重要部分,因而談及機器人必然繞不過伺服系統。機器人的關節驅動離不開伺服系統,關節越多,機器人的柔性和精準度越高。伺服系統成本在工業機器人占比高達24%,僅次于減速機。
2017年,工業機器人市場的快速增長將帶動伺服系統市場規模不斷上升。隨著人口紅利的消退,廣闊的機器人市場空間以及現階段相對較低的工業機器人密度,中國工業機器人市場迎來黃金發展期。受這一趨勢影響,未來五年國產伺服系統復合增長率約為35%,到2020年我國工業機器人用伺服系統市場規模將達47億元左右。因而精密伺服系統的關鍵性能指標永遠都是先進性比較的首要因素。在國內伺服系統市場仍由國外企業占據大半壁江山的當下,國產伺服任重而道遠,還需努力追趕??偟膩碚f,2017年伺服系統商需要從以下幾個方面努力。
高性能
工業機器人對工作節拍的要求,對伺服系統在運行速度、動態響應、位置伺服精度等方面提出了很高的技術要求,往往超出了通用伺服的一般技術條件。
針對上述三方面的要求,應用于工業機器人的交流伺服系統,需要對某些關鍵技術作出突破,以滿足工業機器人對整體技術的要求,其主要表現在以下幾個方面。
智能化
智能控制技術通過自學習、自適應、自協調、自診斷和自校正等方法,使控制系統具備人工智能特性,智能化是目前自動控制的一個發展方向。伺服系統的智能化表現在運行參數可由軟件設置和系統具有故障自診斷分析功能等幾個方面。帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行,自動將系統的參數整定出來,并自動實現其最優化。此外,伺服系統網絡化是綜合自動化技術發展的必然趨勢,是控制技術、計算機技術和通信技術相結合的產物。
集成化
伺服控制系統的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件,這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中,構成高精度的全閉環調節系統。將伺服電機、位置編碼器及伺服驅動器的數據傳遞到機器人控制器,甚至是云平臺,可對機器人進行狀態監控、故障診斷等,從而減少非計劃停機。并且高度的集成化可以很顯著地縮小整個控制系統的體積。
針對性
采用針對性的技術方案,設計與制造出工業機器人專用的交流伺服產品,實現工業機器人在成本及性能方面的競爭優勢。
可靠性
在提高伺服產品自身可靠性的同時,需要從機器人整體可靠性出發,對伺服系統的可靠性設計做出調整。從系統的角度來提高機器人的MTBF(平均故障間隔時間),縮短與國外高端品牌機器人的差距。
架構合理化
機器人是一種典型的多軸同步伺服系統,從伺服系統的組成看,它由機器人控制器、伺服驅動器、伺服電機、位置傳感器,減速機等部分組成。采用分布式架構與集成架構會有不同的成本結構與性能。因而企業在生產伺服系統產品時要充分考慮應用領域與對象來選取最合適的架構。
電機輕量化
受機器人各關節安裝空間、重量的限制,對伺服電機在體積、重量方面的要求變得苛刻。提高電機的功率密度變得十分重要。機器人的要求已成為伺服電機發展的新的驅動力,需要研究針對性的機器人專用電機規格;研究新型電機結構以實現更高的功率密度;探索新材料的應用;導入新的電機加工工藝等。
伺服總線優化
工業機器人作為典型的多軸同步伺服系統,對伺服總線的實時性要求很高。最新的交流伺服系統都配置了高速數據通信接口,以實現多軸同步。目前的高速伺服總線雖大多為開放標準,但技術都被國際化大公司所掌控。
完善標準體系
伺服系統的功能安全是很多行業內的強制性要求,對伺服系統而言,由于它是控制系統的執行單元,其功能安全的種類還有很多,還需要不斷完善交流伺服系統的功能安全。
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機器人作為典型的機電一體化技術密集型產品,它的運作離不開伺服控制系統的支持。伺服系統是實現機器人機械本體控制和伺服機構控制的重要部分,因而談及機器人必然繞不過伺服系統。機器人的關節驅動離不開伺服系統,關節越多,機器人的柔性和精準度越高。伺服系統成本在工業機器人占比高達24%,僅次于減速機。
2017年,工業機器人市場的快速增長將帶動伺服系統市場規模不斷上升。隨著人口紅利的消退,廣闊的機器人市場空間以及現階段相對較低的工業機器人密度,中國工業機器人市場迎來黃金發展期。受這一趨勢影響,未來五年國產伺服系統復合增長率約為35%,到2020年我國工業機器人用伺服系統市場規模將達47億元左右。因而精密伺服系統的關鍵性能指標永遠都是先進性比較的首要因素。在國內伺服系統市場仍由國外企業占據大半壁江山的當下,國產伺服任重而道遠,還需努力追趕??偟膩碚f,2017年伺服系統商需要從以下幾個方面努力。
高性能
工業機器人對工作節拍的要求,對伺服系統在運行速度、動態響應、位置伺服精度等方面提出了很高的技術要求,往往超出了通用伺服的一般技術條件。
針對上述三方面的要求,應用于工業機器人的交流伺服系統,需要對某些關鍵技術作出突破,以滿足工業機器人對整體技術的要求,其主要表現在以下幾個方面。
智能化
智能控制技術通過自學習、自適應、自協調、自診斷和自校正等方法,使控制系統具備人工智能特性,智能化是目前自動控制的一個發展方向。伺服系統的智能化表現在運行參數可由軟件設置和系統具有故障自診斷分析功能等幾個方面。帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行,自動將系統的參數整定出來,并自動實現其最優化。此外,伺服系統網絡化是綜合自動化技術發展的必然趨勢,是控制技術、計算機技術和通信技術相結合的產物。
集成化
伺服控制系統的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件,這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中,構成高精度的全閉環調節系統。將伺服電機、位置編碼器及伺服驅動器的數據傳遞到機器人控制器,甚至是云平臺,可對機器人進行狀態監控、故障診斷等,從而減少非計劃停機。并且高度的集成化可以很顯著地縮小整個控制系統的體積。
針對性
采用針對性的技術方案,設計與制造出工業機器人專用的交流伺服產品,實現工業機器人在成本及性能方面的競爭優勢。
可靠性
在提高伺服產品自身可靠性的同時,需要從機器人整體可靠性出發,對伺服系統的可靠性設計做出調整。從系統的角度來提高機器人的MTBF(平均故障間隔時間),縮短與國外高端品牌機器人的差距。
架構合理化
機器人是一種典型的多軸同步伺服系統,從伺服系統的組成看,它由機器人控制器、伺服驅動器、伺服電機、位置傳感器,減速機等部分組成。采用分布式架構與集成架構會有不同的成本結構與性能。因而企業在生產伺服系統產品時要充分考慮應用領域與對象來選取最合適的架構。
電機輕量化
受機器人各關節安裝空間、重量的限制,對伺服電機在體積、重量方面的要求變得苛刻。提高電機的功率密度變得十分重要。機器人的要求已成為伺服電機發展的新的驅動力,需要研究針對性的機器人專用電機規格;研究新型電機結構以實現更高的功率密度;探索新材料的應用;導入新的電機加工工藝等。
伺服總線優化
工業機器人作為典型的多軸同步伺服系統,對伺服總線的實時性要求很高。最新的交流伺服系統都配置了高速數據通信接口,以實現多軸同步。目前的高速伺服總線雖大多為開放標準,但技術都被國際化大公司所掌控。
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伺服系統的功能安全是很多行業內的強制性要求,對伺服系統而言,由于它是控制系統的執行單元,其功能安全的種類還有很多,還需要不斷完善交流伺服系統的功能安全。
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