我們都知道，工業(yè)機器人的“三大”核心部件包括伺服電機、減速器和控制器，這也是制約我國機器人發(fā)展的重要瓶頸。今天咱們重點(diǎn)談一談工業(yè)機器人的伺服電機市場(chǎng)及進(jìn)口替代。
電動(dòng)伺服驅動(dòng)系統是工業(yè)機器人的必不可少的關(guān)鍵零部件，是利用各種電機產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅動(dòng)機器人本體，以獲得機器人的各種運動(dòng)的執行機構，通常由伺服電機以及伺服驅動(dòng)器組成。除了可以進(jìn)行速度與轉矩控制外，伺服系統還可以進(jìn)行精確、快速、穩定的位置控制。
伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發(fā)動(dòng)機，是一種補充馬達間接變速裝置，它將電壓信號轉化為轉矩和轉速，以驅動(dòng)控制對象，可使控制速度、位臵精度非常準確，是工業(yè)機器人的動(dòng)力系統以及機器人運動(dòng)的“心臟”。
安川電機的伺服電機和伺服驅動(dòng)器產(chǎn)品
伺服電機一般安裝在機器人的“關(guān)節”處，機器人的關(guān)節驅動(dòng)離不開(kāi)伺服系統，關(guān)節越多，機器人的柔性和精準度越高，所要使用的伺服電機的數量就越多。
工業(yè)機器人對關(guān)節驅動(dòng)電機的要求非常嚴格，交流伺服電機在工業(yè)機器人中得到了廣泛應用。
工業(yè)機器人對伺服電機的嚴格要求體現在：
1）快速響應性，電伺服系統的靈敏性愈高，快速響應性能愈好；
2）起動(dòng)轉矩慣量比大，在驅動(dòng)負載的情況下，要求機器人的伺服電機的起動(dòng)轉矩大，轉動(dòng)慣量��；
3）控制特性的連續性和直線(xiàn)性，隨著(zhù)控制信號的變化，電機的轉速能連續變化，有時(shí)還需轉速與控制信號成正比或近似成正比，調速范圍寬，能使用于1：1000～1：10000的調速范圍。
4）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短，以配合機器人的體形；
5）能經(jīng)受住苛刻的運行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時(shí)間內承受數倍過(guò)載。交流伺服驅動(dòng)器因其具有轉矩轉動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機器人中得到廣泛應用。
《2015-2019年全球工業(yè)機器人伺服電機行業(yè)報告》預計到2019年，中國市場(chǎng)對伺服電機的需求將達到18.2萬(wàn)臺。
目前，國內伺服電機高端市場(chǎng)主要被國外知名企業(yè)所占據，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國產(chǎn)替代空間很大。有統計數據顯示，國外品牌占據了中國交流伺服市場(chǎng)80%左右的市場(chǎng)份額。
其中，日系產(chǎn)品以50%左右的市場(chǎng)份額居首，其著(zhù)名品牌包括松下、三菱電機、安川、三洋和富士等等（其中，前三名分別為松下、三菱電機和安川，總份額約占45%），以西門(mén)子、博世和施耐德為代表的歐系品牌占據國內伺服電機的高端市場(chǎng)，整體市場(chǎng)份額在30%左右，國內企業(yè)整體份額不足10%。
日系產(chǎn)品的特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國用戶(hù)的需求，以良好的性?xún)r(jià)比和較高的可靠性獲得了穩定且持續的客戶(hù)源，在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢。
未來(lái)5年，我國伺服系統行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級的影響，將保持較快增長(cháng)，國產(chǎn)替代空間還很大。當前，我國伺服電機自主配套能力已現雛形，產(chǎn)品功率范圍大多在22kW以?xún)�，技術(shù)線(xiàn)上與日系產(chǎn)品接近，較大規模的伺服品牌有20余家，主要有南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司、廣州數控設備有限公司等。
近幾年，國產(chǎn)伺服產(chǎn)品的進(jìn)口替代正在加速進(jìn)行。起步相對較早的國產(chǎn)變頻器已經(jīng)在OEM市場(chǎng)取得較好成績(jì)，而國產(chǎn)伺服產(chǎn)品技術(shù)正在不斷進(jìn)步。有分析機構認為，中國伺服產(chǎn)品未來(lái)有望復制國產(chǎn)變頻器的發(fā)展路線(xiàn)，在OEM進(jìn)口替代市場(chǎng)取得較大突破。
2010年至今，我國伺服系統的的國產(chǎn)替代開(kāi)始進(jìn)行。部分廠(chǎng)家加大推出新一代伺服產(chǎn)品，性能得到大幅提高，市場(chǎng)認可度在逐漸提升。在機床和機械手等自動(dòng)化設備的應用中，國產(chǎn)伺服系統的進(jìn)口替代正在加速進(jìn)行。
有專(zhuān)家表示，伺服電機的核心技術(shù)之一是信號接插件的可靠性。國產(chǎn)伺服需要繼續改進(jìn)，而且接插件的小型化、高密度化也是趨勢，與伺服電機本體的集成設計是個(gè)很好的做法，目前日系的伺服電機很多就是這樣設計的，方便安裝、調試、更換。
高精度的編碼器也是伺服電機的核心技術(shù)之一，尤其工業(yè)機器人上用的多圈絕對值編碼器，目前嚴重依賴(lài)進(jìn)口。高精度編碼器未實(shí)現國產(chǎn)化，是制約我國高檔伺服系統發(fā)展的重要瓶頸之一。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過(guò)去的核心技術(shù)�？v觀(guān)日系伺服電機產(chǎn)品的更迭，都是伴隨著(zhù)電機磁路和編碼器的協(xié)同發(fā)展升級。
另外，國內的伺服系統的基礎性研究缺失，包括絕對值編碼器技術(shù)、高端電機的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標的實(shí)用性驗證和考核標準的制定等等。這些都需要國內機器人行業(yè)的核心零部件企業(yè)去完善。
當前，中國機器人產(chǎn)業(yè)處于大變革時(shí)代，需要快速創(chuàng )新整合，而機器人作為一種高新技術(shù)，是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支持手段。作為機器人中用作執行單元，伺服電機是影響機器人工作性能的主要因素。
因此，在國內機器人技術(shù)的自主研發(fā)方面，我國還需加大對關(guān)鍵技術(shù)的投入和研發(fā)，提高零部件自給率，整合現有研發(fā)資源，盡快形成一批技術(shù)研發(fā)實(shí)驗室、工程中心、企業(yè)技術(shù)中心、整機及關(guān)鍵零部件檢測中心等，同時(shí)，培育自主知識產(chǎn)權品牌，將國內工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)做大做強。