伺服驅動(dòng)技術(shù)，看清國內外的差距
工業(yè)機器人核心部件大家都很清楚，近年來(lái)伺服電機技術(shù)發(fā)展，以國外的西門(mén)子，還有奔馳，美國的一些企業(yè)為主流，推出一系列產(chǎn)品，目前的技術(shù)進(jìn)展，最近這幾年從理論上來(lái)說(shuō)沒(méi)有新的突破，主要還是落實(shí)在具體的結構設計、制造工藝，在技術(shù)上大大降低損耗，提高密度。這種技術(shù)，目前國內外都有，但是，有些工業(yè)比較落后的企業(yè)達不到這個(gè)水平。
就電機本身來(lái)說(shuō)我們如何提高它的密度，包括西門(mén)子等都采用斜槽或斜級，降低齒槽轉矩，提高電機速度的平穩性，也會(huì )降低額定扭矩。
伺服電機技術(shù)進(jìn)展(材料)，現在材料目前國內電機里面的不可替代的一部分，必須使用最好的適應高溫應用，我們國內目前的技術(shù)還是相當落后的，上周五去寧波一家公司了解這個(gè)事情，現在日本的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，利用到系統材料上面，我們國家現在還是實(shí)驗性的基礎階段。至少比國外落后10年。
另外編碼器技術(shù)，也是我們的瓶頸，我們電機的反饋編碼器包括各種傳感器，基本上都是采用國外進(jìn)口的一些產(chǎn)品，包括SICK Stegmann，一個(gè)電機的產(chǎn)品，比如說(shuō)價(jià)格3千，編碼器可能占1千，利潤其實(shí)大部分都是編碼器里面，真正的電機本身利潤很低的。在編碼器技術(shù)里面，我比較推崇SICK的技術(shù)，就是采用一根反饋線(xiàn)，里面只有一個(gè)電源線(xiàn)集成一起的，一條電纜線(xiàn)就可以了，這樣對我們整個(gè)系統的設計，對布線(xiàn)成本都是有很大幫助的。
最近幾年從電機發(fā)展來(lái)說(shuō)，我們可以看得到這幾年有很大的發(fā)展，直驅、直線(xiàn)、集成式伺服電機，這些產(chǎn)品有它很重要的應用背景，比如說(shuō)直驅電機，這種電機確實(shí)很好，它去掉傳統部件，大大提高我們整個(gè)系統的應用特性。這幾年有很多的嘗試，這可能有些概念的誤區，因為直驅電機，要達到同樣的扭矩，直驅電機的體積增大，因為扭矩密度跟體積成正比的。直線(xiàn)電機，它必須用更好的反饋元件，才可獲得高的定位精度。
直線(xiàn)電機，無(wú)背隙、高動(dòng)態(tài)響應，在高精度雕銑(高光機)，激光加工、精密定位平臺等領(lǐng)域。對于前幾年有些熱的集成式伺服電機，其實(shí)有很大的問(wèn)題，存在發(fā)熱問(wèn)題，必須降低使用，不適合重載機器人應用。比較適合在小功率的人工協(xié)作機器人上應用。
總體來(lái)說(shuō)，對于集成的伺服電機，我在美國曾經(jīng)研究過(guò)這個(gè)電機，同時(shí)也產(chǎn)品化，但是銷(xiāo)售情況不盡如人意，從2011年底推上市場(chǎng)，沒(méi)有超過(guò)1千臺，但這個(gè)概念是好的。
剛才清能德創(chuàng )的湯總也談到很多伺服領(lǐng)域的事情，國內新時(shí)達等等一些企業(yè)也做很多好的產(chǎn)品，但是總體來(lái)說(shuō)我們跟國外還是有一些差距。不是說(shuō)我們伺服本身的差距，其實(shí)還是核心技術(shù)的差距，我們現在用的伺服總芯技術(shù)，它所有的標準，所有的定義沒(méi)有一個(gè)是我們中國人定義的，全部是來(lái)自于歐洲和日本，比如說(shuō)Ether CAT等等。
共目線(xiàn)結構體系，先進(jìn)的控制算法，自適應振動(dòng)抑制，自適應參數整定，齒槽轉矩補償，磁飽和控制，弱磁控制。在安全功能方面，國內我們以前很少考慮安全的功能，SIL的安全功能，是歐美的啟動(dòng)器普遍采用的安全功能技術(shù)。
我這里列出來(lái)美國羅克韋爾的架構系統，目前有兩種總線(xiàn)，為什么選擇這兩種主線(xiàn)呢，不加任何東西可以互聯(lián)我的設備，Ether CAT它不是基于TCRP的架構的，但是它這兩種是基于TCRP的架構，但缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性、速度不夠快。Ether CAT滿(mǎn)足我們機器人的應用沒(méi)有問(wèn)題的。
目前來(lái)說(shuō)國內外不管是歐美，還是咱們國內的伺服系統，現在高端一點(diǎn)的都采用DSP或ARM+CPLD，實(shí)現模擬輸入，反饋和電機控制算法等。這些不講了，我們里面的東西基本上都是國外的一些產(chǎn)品，不知道大家有沒(méi)有用過(guò)?DSP或ARM+CPLD，有沒(méi)有用國產(chǎn)?現在也是我們致命的問(wèn)題，技術(shù)的發(fā)展需要時(shí)間的積累，因為上午聽(tīng)了一下，覺(jué)得我們形勢大好，其實(shí)不是這樣的，其實(shí)我們形勢很?chē)谰?/span>
在機械系統里面，其實(shí)存在多個(gè)多頻振動(dòng)的情況，當不同速度工作的情況下引起的振動(dòng)，我覺(jué)得應該把這個(gè)功能做進(jìn)去。
另外一個(gè)就是自適應適應增益參數，可實(shí)現慣量自適應辨識整定。這個(gè)東西不是那么容易做的，一定要有大量的數據，經(jīng)驗的積累，才能做到這一點(diǎn)，不是說(shuō)改變一個(gè)參數，其實(shí)很危險的，往往會(huì )帶來(lái)系統的不穩定，但是安川電機做到了。
為什么做磁飽和控制，對于電感來(lái)說(shuō)它隨著(zhù)電流變化的，因為這個(gè)來(lái)源于什么?電源的變化，磁場(chǎng)的變化，對這個(gè)磁場(chǎng)進(jìn)行控制，對于國內外一些驅動(dòng)器了解一下，在這個(gè)方面做控制的也不多。
再說(shuō)一下我們伺服驅動(dòng)產(chǎn)品在國內的情況，其實(shí)也不是很悲觀(guān)，現在從我們市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，從整體來(lái)說(shuō)，歐美、日本，大概占到我們國內市場(chǎng)的75%，國產(chǎn)的話(huà)有25%，這個(gè)國產(chǎn)25%里面，還有12%是臺灣的，其實(shí)我們真的國產(chǎn)的占比很少，一年中國賣(mài)1千多萬(wàn)的伺服系統，我們國產(chǎn)只占100多萬(wàn)，這是我們需要深思的。
同樣反饋元件也是致命問(wèn)題，95%以上的反饋元件都被歐美和日本壟斷，工業(yè)機器人應用上，國產(chǎn)率基本為0%。
還有一個(gè)就是制動(dòng)器，搞電機的都知道，我們要用制動(dòng)器的話(huà)，搞一款國產(chǎn)的很難，找一款國內知名品牌更難，歐美的，KEB、Kendrion，在這兒不是宣傳國外的產(chǎn)品，我們國內應該做這個(gè)產(chǎn)品，應該有企業(yè)發(fā)明這個(gè)產(chǎn)品，這樣才能把伺服的上下游發(fā)展起來(lái)，能夠真正做到跟國外競爭。
磁材方面，日本技術(shù)領(lǐng)先，超薄的硅鋼片我們國家目前還制造不出，這也是我們技術(shù)的一個(gè)瓶頸。包括其他的一些絕緣材料等等，現在只好選擇一些美國或者德國的，國內的總體性能差，它的伸縮長(cháng)度是變化的，導致你的電機一次性差，要做好的電機沒(méi)有辦法，還是得用國外的產(chǎn)品。包括國外的也好，這些都是我們面臨問(wèn)題。
功率模塊，這些技術(shù)我們都知道，在發(fā)展中。但是我們找不到國產(chǎn)，找MOSFET，或者找IPM，或者找東芝等等公司，我們國家其實(shí)做研究80年代就開(kāi)始了，為何到現在沒(méi)有產(chǎn)品?這也是我們從事這個(gè)行業(yè)令人心痛的事情。
從伺服驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)，我們國家存在的差距很大，尤其是基礎。經(jīng)常聽(tīng)到人家說(shuō)要彎道超車(chē)，我很反對的，沒(méi)有精湛的技術(shù)怎么彎道超車(chē)?一定要加強基礎研究，絕緣材料等等，其實(shí)可以發(fā)展很多新的企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向，控制芯片等等，我記得在清華大學(xué)上研究生的時(shí)候就在研究芯片，到現在這方面的發(fā)展也沒(méi)有很大起色，我們國內產(chǎn)品系列化不多，機器人占整個(gè)行業(yè)的不到5%到8%，真正國內1千多萬(wàn)個(gè)，機器人能夠占到10幾萬(wàn)就不錯了，也就是兩三萬(wàn)臺是國產(chǎn)的。
從整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，像包裝機械，一個(gè)企業(yè)用三四萬(wàn)套的驅動(dòng)，這些市場(chǎng)基本被三菱和安川壟斷。國內搞低價(jià)格競爭，其實(shí)這個(gè)對我們產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常不利，這個(gè)事情政府應該好好考慮，市場(chǎng)不規范，也是影響這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的致命問(wèn)題。我們國家的電氣行業(yè)標準不應完全照搬歐美的，應該體現我們國家的一些技術(shù)發(fā)展。我們看到差距，也看到我們的發(fā)展，把我們核心零部件公司羅列出來(lái)，看到我們國家核心部件的企業(yè)也在發(fā)展，新時(shí)達、新松，雖然在困境中發(fā)展還是不錯的。機器人在電機方面，真正用上機器人電機的，國產(chǎn)的實(shí)在太少，我們杭州楨正也是國產(chǎn)的，用在機器人身上的電機還是有一定的性能。
朱先生