机器人产业的增长如火如荼,遍地开花,大量机床厂家、伺服厂家和其他有条件的企业都纷纷转向机器人市场。为何机床厂家和伺服厂家如此积极转型研发机器人?工业机器人有4大组成部分,分别为本体,伺服,减速器和控制器。
步进电机用于驱动机器人的关节,要求是要有最大功率质量比和扭矩惯量比、高启动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
机器人产业壮大,需要在伺服、集成控制等领域相继取得突破才能成行。目前,我国在伺服等领域依然处于待突破阶段,对本土机器人产业造成不利影响。
工业机器人电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。一般情况下,对于交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。
工业自动化进程的持续推进,对于自动化软件及硬件设备的需求都居高不下,其中国内工业机器人的市场一直稳步增长,预计在2015我国成为全球最大需求市场。
与此同时,直接带动伺服系统的市场需求。美莱克供应的鸣志步进伺服电机系统在集成式电机中完美融入了伺服控制技术,具有精度高、稳定性好、速度快等特点。
目前,由于高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电机在工业机器人中得到广泛的应用。其他电机,如交流伺服电机、步进电机根据不同的应用需求也会应用到工业机器人中。
特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电机,尤其是要求快速响应时,伺服电机必须具有较高的可靠性,并且有较大的短时过载能力。
伺服电机对工业机器人的要求:
1.快速性。
2.启动转矩惯量比大。
3.控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。
4.调速范围宽。
5.体积小、质量小、轴向尺寸短。
6.能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能够在短时间内承受过载。
伺服电机对工业机器人存在问题:
由于国产伺服电机有待升级,导致国产机器人发展困难。国产伺服电机目前的现状是,小的不小,大的不大!这个怎么理解呢?小功率伺服电机,小型化不行,普遍偏长,比如轻载机器人常用的200W和400W伺服电机,目前多摩川的TBL-imini系列伺服微电机、的松下的A6、安川的Σ7电机短小精致。
反观国产伺服,普遍较长,外观粗糙。这在一些高档的应用上不行,尤其是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,由于机器人手臂的安装空间非常狭小,对伺服电机的长度有严格要求。
其次是信号接插件的可靠性一直饱受诟病。国产伺服需要继续改进,而且接插件的小型化、高密度化也是趋势,与伺服电机本体的集成设计是个很好的做法,目前日系的伺服电机很多就是这样设计的,方便安装、调试、更换。
伺服电机的另一个核心技术是高精度的编码器,尤其机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依赖进口。没有实现国产化,是制约我国高档伺服系统发展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。纵观日系伺服电机产品的更迭,都是伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级!
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