伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
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。具体使用要求:
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。
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。
现代交流伺服系统,在经历了从模拟到数字化的转变后,其内部数字控制环已经无处不在,比如换相、电流、速度和位置控制等;其实现主要通过新型功率半导体器件,像高性能DSP加FPGA、甚至伺服专用模块也不足为奇。且新的功率器件或模块每2~2.5年就会更新一次,新的软件算法也日新月异,国际厂商的伺服产品大概每5年亦会更新换代——总而言之,产品生命周期越来越短,变化越来越快。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线,结合市场需求的变化,可以看到以下一些伺服电机系统的最新发展趋势:
尽管高效化一直都是伺服系统重要的发展课题,但是仍需要继续加强。主要包括电机本身的高效率:比如永磁材料性能的改进和更好的磁铁安装结构设计;也包括驱动系统的高效率化:包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反馈以及更好的冷却方式等。
直接驱动包括采用盘式电机的转台伺服驱动和采用直线电机的线性伺服驱动,由于消除了中间机械传动设备的(如齿轮箱)传递误差,从而实现了高速化和高定位精度。而直线电机容易改变形状的特点可以使采用线性直线机构的各种装置实现小型化和轻量化。
采用更高精度的编码器,更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高性能旋转电机、直线电机,以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将伺服系统的基础指标(控制速度、控制精度)提高。
电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机,有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这种方式面临更大的技术挑战和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。
通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式,适用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。
现代交流伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能,绝大多数进口驱动器都具备负载惯量测定和自动增益调整功能,有的可以自动辨识电机的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动抑止。将电子齿轮、电子凸轮、同步跟踪、插补运动等控制功能和驱动结合在一起,对于伺服用户来说,则提供了更好的体验。
将现场总线和工业以太网技术、甚至无线网络技术集成到伺服驱动器当中,已经成为欧洲和美国厂商的常用做法。现代工业局域网发展的重要方向和各种总线标准竞争的焦点就是如何适应高性能运动控制对数据传输实时性、可靠性、同步性的要求。随着国内对大规模分布式控制装置的需求上升,高档数控系统的开发成功,网络化数字伺服的开发已经成为当务之急。模块化不仅指伺服驱动模块、电源模块、再生制动模块、通讯模块之间的组合方式,而且指伺服驱动器内部软件和硬件的模块化和可重用。
随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。
虽然市场上存在通用化的伺服产品系列,但是为某种特定应用场合专门设计制造的伺服系统比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形状、不同表面粘接结构和嵌入式永磁转子结构的电机出现,分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷伺服电机的生产实现了高效率、大批量和自动化,并引起国内厂家的研究
被称为“史上最难就业年”的2013年,也是备受自动化领域的企业和专家们期待的“机器人爆发之年”。全球制造业自动化转型需求,极大的带动自动化装备市场的发展,在第三次工业革命推动下,全球或将引爆工业机器人市场需求。 OFweek行业研究中心最新发布的《2013-2017年全球与中国工业机器人市场研究及预测分析报告》(下简称《报告》)显示,2012年全球工业机器人销量创出历史第二高,超过15.9万台;截至2012年末,全球工业机器人累计安装量达118.7万台,同比增长5.9%。《报告》进一步预计,2017年全球工业机器人销量将达到22万以上,年均增长率达6%。追求高效率、低成本的生产线迎来了自动化新局面。随着人型机器人的登场
防控疫情至今,在医疗手术、诊治、体温检测、配送、消毒杀菌等众多场景中,我们看到机器人有效的代替相关人员进行作业,从而减少或降低了很多不必要的风险,此类投身一线的服务机器人尤为引人注目,人们对机器人的应用认知有了进一步提升。 而如今,面对企业复工复产的迫切需求,如何应对用工荒,如何把生产效率提高上来,生产制造自动化、智能化无疑将提上日程,工业机器人、高度自动化生产线的需求被加速激发。 疫情加速工业机器人及智能制造发展 受疫情限制,工人不能如期复工,在使用工人最多和采用传统生产、管理手段比较多的企业中,生产经营受到极大影响,企业生产力大大下降,更有甚者因此面临破产倒闭。尽管非常痛心,但面对困境,我们不得不从中思
工业机器人是我国制造强国战略明确重点发展的战略性新兴产业,其发展水平是体现国家创新能力和工业发展水平的重要标志。近年来,随着我国工业转型升级的深入实施,为进一步提升国家制造业在全球竞争中的竞争地位,我国大力推动智能制造装备在传统制造业中的应用,旨在通过制造业的智能化转型升级,降低传统制造业的人力成本、生产成本,提高产品质量和性能。而工业机器人作为在传统制造业生产过程中应用最为广泛的智能制造装备,在全国制造业智能化转型升级的带动下,市场规模始终保持着持续、稳定的增长态势。自2013年起,我国已连续五年成为全球工业机器人第一大消费国。 国产工业机器人发展已“万事俱备” 产业政策体系完善。为促进我国机器人相关技术的突破
相比于传统的工业设备,工业机器人有众多的优势,比如机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点,使得它们可以在高危环境下进行作业。 1. 机器人的易用性 在我国,工业机器人广泛应用于制造业,不仅仅应用于汽车制造业,大到航天飞机的生产,军用装备,高铁的开发,小到圆珠笔的生产都有广泛的应用。并且已经从较为成熟的行业延伸到食品,医疗等领域。由于机器人技术发展迅速,与传统工业设备相比,不仅产品的价格差距越来越小,而且产品的个性化程度高,因此在一些工艺复杂的产品制造过程中,可以让工业机器人替代传统设备,这样就可以在很大程度上提高经济效率。 2.智能化水平高 随着计算机控制技术的不断进步,工业机器人
COVID-19全球流行,在应对新冠疫情时,各国的医疗卫生系统都受到极大挑战。无疑,此轮新冠疫情将影响全球的医疗卫生体系发展方向。目前,已经有建筑师、医疗卫生顾问讨论如何改变现代医院的设计,让医疗卫生系统能够更好地应对危机。 从一方面来看,新冠疫情爆发早期,医护人员大量接触感染病人,防护不到位,医护人员感染率较高。在疫情中,问诊机器人、消毒机器人、物流机器人等自动化设备成为医院刚需产品。可见,对于医院来说,未来要减少医院人员日常工作中的感染风险,公共卫生体系将朝着信息化、自动化方向发展。 动脉网了解到,来自哈工智能中央研究院的磅策机器人,从减少感染科护士采血感染风险的愿景出发,研发了一款在超声引导下的医疗穿刺采血机器人,实现血液标
制造业正在迎来“成本、品质、效率、柔性”的全新变革,个性化定制、小批量生产如何高品质完成?作为自动化的核心, 工业机器人 如何完成这些复杂的任务? ALSONTECH ( 埃尔森 智能科技) 作为领先的机器人3D视觉方案提供商,致力为工业客户提供先进的机器人3D视觉引导定位系统和在线三维智能测量系统,提高产品及零部件的质量,提升产品装配的技术水平,替代人工完成高强度高污染及恶劣环境下的工作,节省人工和管理成本,实现生产的柔性化智能化。 2017年11月7日,在上海2017中国国际工业博览会上,埃尔森智能科技(8.1号展馆F092号展位)将集中展示多种创新的机器人3D视觉定位应用和解决方案,帮助客户实现柔性化生产,并在提升质
一转眼,2018世界杯赛程快要过半,各位球迷朋友的车和房还在吗? 本届世界杯的赛况依旧跌宕起伏,很多比赛结果都出人意料,反正不让你猜对比分就是了,不过这也正是足球这项运动的魅力之处。 还记得“自动化世界杯TOP5”的那篇推送吗?在文末的投票中,控制系统和工业机器人这两个行业细分市场,以高票数获得前两名。 如今,随着第二轮小组赛的结束,第一支结束世界杯之旅的球队也产生了,那么诸多明星球员在本次世界杯中的表现如何呢? 综上所述,今天工控小编就从控制系统和工业机器人这两个细分行业出发,带你同时get√自动化市场和球场的新动态! 控制系统——球队领袖 控制系统作为产品设备的“大脑”,有着举足轻重的地位,和控制系统一样,球队的“灵魂”—
● Racer-5 SE专为具有高污染风险的恶劣环境而设计,如制药和化妆品、产品和食品饮料行业 ● 它集防水防污的坚固外壳与柔性、高重复性和经柯马验证的精度为一体 ● 在所有装机位置均达到IP67防护等级,并通过弗劳恩霍夫协会的ISO洁净室级别认证,具有防水、防化学制剂和其它物的有效防护功能 ● 采用NSF H1食品级润滑和高光泽漆面,该款全新机器人可安全直接接触任何类型的食品 格鲁利亚斯科(都灵),2022年 7月 13日 — 柯马推出全新Racer-5 SENSITIVE ENVIENTS(Racer-5 SE),这是一款高速工业机器人,专为特殊和敏感工作环境而设计,适用于制药、健康和美容、食品和饮料以及电子工业等行业。这款坚固
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