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自动化浪潮中 伺服系统驱动工业机器人未来

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    近年来,随着国际制造业自动化发展潮流的来临,国内工业制造业正在加速转型,对于自动化软件及硬件设备的需求都居高不下,在这个过程中,不可避免的工业机器人的市场需求正在强劲上涨,机器人作为现代电子与软件技术的尖端集合体,对于相关行业的发展,尤其是伺服系统市场促进作用非常明显。

    所谓的伺服控制系统是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统,例如数控机床、机器人、机械手等;以制造业自动化第一品牌以及工业机器人系统集成商的广东拓斯达为例,拓斯达自主研发的机械手在伺服控制技术,机械结构的设计与仿真,动作控制和减振技术等关键技术达到国际水平,并喜获广东省名牌产品。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量(使用在机电系统中的伺服电机的转动惯量较大,为了能够和丝杠等机械部件直接相连。伺服电机有一种专门的小惯量电机,为了得到极高的响应速度。但这类电机的过载能力低,当使用在进给伺服系统中时,必须加减速装置。

    根据调查显示,2010年,中国机器人市场 销量为14980台,2011年达到22577台,同比增长50.7%。2012年中国工业机器人销量达到26902台,同比增长19.2%。预计2014年,中国机器人市场需求总量将达37000台,占全球比重16.9%,成为规模最大的市场。庞大的机器人市场需求,同时对伺服系统的需求也不断上升。

    由于我国在伺服系统相关技术发展较晚难以与国外品牌竞争,直到2000年,中国加入WTO,中国企业在吸取国外先进技术经验的前提下,开始自主研发伺服系统。至此,中国的伺服系统的市场份额有所提高。到了2011年市场容量60多亿元,比上年增长22.0%。2012年,由于国际经济的影响以及国内供求问题导致伺服市场下滑14.9%。直到2013年下半年,伺服市场才开始逐步回暖,上升幅度在5%左右。现在中国的伺服系统市场仍由国外企业占据大半壁江山。而一批国内企业也在激烈的市场竞争中逐渐成长起来。

    伺服控制系统对工业机器人而言,关节驱动的电动机,要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速响应时,伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性,并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。

    随着中国自动化市场的快速发展,运动控制市场作为自动化市场的重要组成部分,在产品和技术上不断完善和成熟,从2005年以来进入高速发展时期,每年增长率超过25%。在2009年由于整体经济环境不景气出现了负增长,但2010年迅速回弹,增长速度超过60%,为历年之最;在2011年相对去年来说增速有所回落,但也有22%的增长。伺服系统市场2011年市场容量60多亿元,比上年增长22.0%,相对于去年63.6%的增长率来说2011年伺服市场增长恢复稳定,这得益于国家相关的经济政策。


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