機器人作為典型的機電一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品，它的運作離不開伺服控制系統(tǒng)的支持。伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)機器人機械本體控制和伺服機構(gòu)控制的重要部分，因而談及機器人必然繞不過伺服系統(tǒng)。機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動離不開伺服系統(tǒng)，關(guān)節(jié)越多，機器人的柔性和精準(zhǔn)度越高。伺服系統(tǒng)成本在工業(yè)機器人占比高達24%，僅次于減速機。

2017年，工業(yè)機器人市場的快速增長將帶動伺服系統(tǒng)市場規(guī)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(xiàn)階段相對較低的工業(yè)機器人密度，中國工業(yè)機器人市場迎來黃金發(fā)展期。受這一趨勢影響，未來五年國產(chǎn)伺服系統(tǒng)復(fù)合增長率約為35%，到2020年我國工業(yè)機器人用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模將達47億元左右。因而精密伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)永遠都是先進性比較的首要因素。在國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場仍由國外企業(yè)占據(jù)大半壁江山的當(dāng)下，國產(chǎn)伺服任重而道遠，還需努力追趕。總的來說，2017年伺服系統(tǒng)商需要從以下幾個方面努力。

高性能

工業(yè)機器人對工作節(jié)拍的要求，對伺服系統(tǒng)在運行速度、動態(tài)響應(yīng)、位置伺服精度等方面提出了很高的技術(shù)要求，往往超出了通用伺服的一般技術(shù)條件。

針對上述三方面的要求，應(yīng)用于工業(yè)機器人的交流伺服系統(tǒng)，需要對某些關(guān)鍵技術(shù)作出突破，以滿足工業(yè)機器人對整體技術(shù)的要求，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

智能化

智能控制技術(shù)通過自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自協(xié)調(diào)、自診斷和自校正等方法，使控制系統(tǒng)具備人工智能特性，智能化是目前自動控制的一個發(fā)展方向。伺服系統(tǒng)的智能化表現(xiàn)在運行參數(shù)可由軟件設(shè)置和系統(tǒng)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(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動實現(xiàn)其最優(yōu)化。此外，伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是綜合自動化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

集成化

伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)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(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。將伺服電機、位置編碼器及伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳遞到機器人控制器，甚至是云平臺，可對機器人進行狀態(tài)監(jiān)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(tǒng)的體積。

針對性

采用針對性的技術(shù)方案，設(shè)計與制造出工業(yè)機器人專用的交流伺服產(chǎn)品，實現(xiàn)工業(yè)機器人在成本及性能方面的競爭優(yōu)勢。

可靠性

在提高伺服產(chǎn)品自身可靠性的同時，需要從機器人整體可靠性出發(fā)，對伺服系統(tǒng)的可靠性設(shè)計做出調(diào)整。從系統(tǒng)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(gòu)合理化

機器人是一種典型的多軸同步伺服系統(tǒng)，從伺服系統(tǒng)的組成看，它由機器人控制器、伺服驅(qū)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(gòu)與集成架構(gòu)會有不同的成本結(jié)構(gòu)與性能。因而企業(yè)在生產(chǎn)伺服系統(tǒng)產(chǎn)品時要充分考慮應(yīng)用領(lǐng)域與對象來選取最合適的架構(gòu)。

電機輕量化

受機器人各關(guān)節(jié)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(fā)展的新的驅(qū)動力，需要研究針對性的機器人專用電機規(guī)格；研究新型電機結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)更高的功率密度；探索新材料的應(yīng)用；導(dǎo)入新的電機加工工藝等。

伺服總線優(yōu)化

工業(yè)機器人作為典型的多軸同步伺服系統(tǒng)，對伺服總線的實時性要求很高。最新的交流伺服系統(tǒng)都配置了高速數(shù)據(jù)通信接口，以實現(xiàn)多軸同步。目前的高速伺服總線雖大多為開放標(biāo)準(zhǔn)，但技術(shù)都被國際化大公司所掌控。

完善標(biāo)準(zhǔn)體系

伺服系統(tǒng)的功能安全是很多行業(yè)內(nèi)的強制性要求，對伺服系統(tǒng)而言，由于它是控制系統(tǒng)的執(zhí)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(tǒng)的功能安全。

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