工业机器人有4大组成部分，分别为本体、伺服、减速器和操控器。而其间，工业机器人电动伺服体系的一般结构为三个闭环操控，即电流环、速度环和方位环。一般情况下，关于沟通伺服驱动器，可经过对其内部功用参数进行人工设定而完结方位操控、速度操控、转矩操控等多种功用。

  伺服体系（servomechanism）又称随动体系，是用来准确地跟从或复现某个进程的反应操控体系。伺服体系使物体的方位、方位、状况等输出被控量可以跟从输入方针（或给定值）的恣意改变的主动操控体系。

  伺服体系是以变频技能为根底开展起来的产品，是一种以机械方位或视点作为操控方针的主动操控体系。伺服体系除了可以进行速度与转矩操控外，还可以进行准确、快速、安稳的方位操控。

  广义的伺服体系是准确地盯梢或复现某个给定进程的操控体系，也可称作随动体系。

  狹义伺服体系又称方位随动体系，其被操控量（输出量）是负载机械空间方位的线位移或角位移，当方位给定量（输入量）作恣意改变时，体系的首要使命是使输出量快速而准确地复现给定量的改变。

  机电一体化的伺服操控体系的结构、类型繁复，但从主动操控理论的视点来剖析，伺服操控体系一般包含操控器、被控方针、履行环节、检测环节、比较环节等五部分。

  1、比较环节比较环节是将输入的指令信号与体系的反应信号进行比较，以取得输出与输入间的差错信号的环节，一般由专门的电路或计算机来完结。

  2、操控器操控器一般是计算机或PID（比例、积分和微分）操控电路，其首要使命是对比较元件输出的差错信号进行改换处理，以操控履行元件按要求动作。

  3、履行环节履行环节的效果是按操控信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控方针作业。机电一体化体系中的履行元件一般指各种电机或液压、气动伺服组织等。

  4、被控方针被控方针指被操控的物件，例如一个机械手 臂，或是一个机械作业渠道。

  5、检测环节检测环节是指可以对输出进行丈量并转化成比较环节所需求的量纲的设备，一般包含传感器和转化电路。

  伺服体系与一般机床的进给体系有本质上不同，它能依据指令信号准确地操控履行部件的运动速度与方位。伺服体系是数控设备和机床的联络环节，是数控体系的重要组成，具有以下特色：

  （1）电气式履行元件 电气履行元件包含直流(DC)伺服电机、沟通（AC）伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的履行元件。对伺服电机除了要求作业平稳以外，一般还要求动态功用好，合适于频频运用，便于修理等。

  （2）液压式履行元件 液压式履行元件首要包含往复运动油缸、反转油缸、液压马达等，其间油缸最为常见。在平等输出功率的情况下，液压元件具有重量轻、快速性好等特色。

  （3）气压式履行元件 气压式履行元件除了用压缩空气作作业介质外，与液压式履行元件没有差异。气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，但因为空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度要求较高的场合运用。

  可用商业电源；信号与动力传送方向相同；有沟通直流之分；留意运用电压和功率。

  操作简洁；编程简略；能完结定位伺服操控；呼应快、易与计算机（CPU）衔接；体积小、动力大、无污染。

  功率小、体积大、难于小型化；动作不平稳、远距离传输困难；噪音大；难于伺服。

  输出功率大，速度快、动作平稳，可完结定位伺服操控；易与计算机（CPU）衔接。

  操控用电机是电气伺服操控体系的动力部件。它是将电能转化为机械能的一种能量转化设备。机电一体化产品中常用的操控用电机是指能供给正确运动或较杂乱动作的伺服电机。

  操控用电机有反转和直线驱动电机，经过电压、电流、频率(包含指令脉冲)等操控，完结定速、变速驱动或重复发动、中止的增量驱动以及杂乱的驱动，而驱动精度随驱动方针的不同而不同。

  （2）常用伺服操控电动机的操控方法首要有：开环操控、半闭环操控、闭环操控三种。

  闭环体系的驱动体系具有方位(或速度)反应环节；开环体系没有方位与速度反应环节。

  a、开环数控体系 没有方位丈量设备，信号流是单向的（数控设备→进给体系），故体系安稳性好。

  无方位反应，精度相对闭环体系来讲不高，其精度首要取决于伺服驱动体系和机械传动组织的功用和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。

  这类体系具有结构简略、作业安稳、调试便利、修理简略、价格低价等长处，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛运用。一般用于经济型数控机床。

  b、半闭环数控体系 半闭环数控体系的方位采样点如图所示，是从驱动设备(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转视点进行检测，不是直接检测运动部件的实践方位。

  半闭环环路内不包含或只包含少数机械传动环节，因此可取得安稳的操控功用，其体系的安稳性虽不如开环体系，但比闭环要好。因为丝杠的螺距差错和齿轮空隙引起的运动差错难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类差错进行补偿，因此仍可取得满足的精度。

  半闭环数控体系结构简略、调试便利、精度也较高，因此在现代CNC机床中得到了广泛运用。

  c、全闭环数控体系 全闭环数控体系的方位采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实践方位进行检测。

  从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的差错、空隙和失动量。具有很高的方位操控精度。因为方位环内的许多机械传动环节的冲突特性、刚性和空隙都是非线性的，故很简略形成体系的不安稳，使闭环体系的规划、设备和调试都适当困难。

  该体系首要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。

  一般情况下，咱们所说的机器人伺服体系是指运用于多轴运动操控的精细伺服体系。一个多轴运动操控体系是由高阶运动操控器与低阶伺服驱动器所组成，运动操控器担任运动操控指令译码、各个方位操控轴彼此间的相对运动、加减速概括操控等等，其首要效果在于下降全体体系运动操控的途径差错;伺服驱动器担任伺服电机的方位操控，其首要效果在于下降伺服轴的跟随差错。

  机器人的伺服体系由伺服电机、伺服驱动器、指令组织三大部分构成，伺服电机是履行组织，便是靠它来完结运动的，伺服驱动器是伺服电机的功率电源，指令组织是发脉冲或许给速度用于协作伺服驱动器正常作业的。

  机器人对伺服电机的要求比其它两个部分都高。首要要求伺服电机具有快速呼应性。电机从取得指令信号到完结指令所要求的作业状况的时刻应短。呼应指令信号的时刻愈短，电伺服体系的灵敏性愈高，快速呼应功用愈好，一般是以伺服电机的机电时刻常数的巨细来阐明伺服电机快速呼应的功用。其次，伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转矩大，转动惯量小。最终，伺服电机要具有操控特性的接连性和直线性，跟着操控信号的改变，电机的转速能接连改变，有时还需转速与操控信号成正比或近似成正比。

  当然，为了协作机器人的体形，伺服电机有必要体积小、质量小、轴向尺寸短。还要饱尝得起严苛的运转条件，可进行十分频频的正反向和加减速运转，并能在短时刻内接受数倍过载。

  伺服驱动器是可利用各种电机发生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以取得机器人的各种运动的履行组织，具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等长处，在机器人中运用比较广泛。

  伦茨（lenze）是世界上闻名的机电传动产品制作商，首要产品有直流调速设备、沟通变频器、沟通伺服、各类电动机、小型传动转置、减速箱、变速器、制动器、离合器等。该公司现役的产品MCM同步伺服电机主打机器人商场，结构紧凑、负载与电机惯量比佳、外壳滑润、简略易用，合适包装、转移等运用场景。

  博世力士乐（BoschRexroth）作为德国博世集团的全资子公司．是全球工业技能商场的抢先供货商，在传动和操控范畴声誉卓著。该公司旗下产品品种繁复，首要会集在高质量电控、液压、气动、机电一体化元件和体系等范畴。

  路斯特（lust）隶属于柯尔柏集团，专心于向机器人/机床制作业供给通用型、可编程型及多轴运动操控型伺服驱动产品及相关解决方案的出产和交易性企业。规范产品谱宽，包含通用型、可编程型、多轴运动操控型，它们被广泛的运用于各类工业机械和机床。

  倍福（Beckhoff）根据PC的主动化新技能作为开展理念，所出产的工业PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT主动化软件构成了一套完好的、彼此兼容的操控体系，可为各个工控范畴供给敞开式主动化体系和完好的解决方案。

  西门子是世界上最大的电气和电子公司之一，历经150年来常盛不衰，公司的事务首要会集于6大范畴：信息和通讯、主动化和操控、电力、交通、医疗体系和照明。西门子的伺服电机品种丰厚、结构紧凑，可完结杰出的动态特性和运转功率，功用等级全，设备规范多样。

  欧系伺服特色是过载才能高，动态呼应好，驱动器敞开性强，且具有总线接口，包含现场总线、工业以太网乃至无线网络技能。但价格昂贵，体积重量大。（现在的高速伺服总线虽大多为敞开规范，但技能都被世界化大公司所掌控。特别是根据工业以太网技能，如EtherCAT、 Profinet、 EtherNet/IP、SERCOS III等，在进步工业机器人专用沟通伺服体系的高功用方面起到了无足轻重的效果。德国公司Beckhoff推出的EtherCAT近年来开展势头迅猛，成为大多数高功用驱动体系首选的网络规范，安川、伦茨等国外伺服厂商已将EtherCAT 总线，作为下一代产品的总线规范。）

  松下是一家大型跨国企业，运营产品触及家电、数码视听电子、作业产品、航空等许多范畴。松下旗下的松下电机主营电气机电类服务，该公司推出的小型沟通伺服电动机和驱动器颇受商场欢迎，其间大惯量系列适用于数控机床，中惯量系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。

  安川电机是世界一流的传动产品制作商，也是日本榜首个做伺服电机的公司，其产品以安稳快速著称，性价比高，是全球出售量最大，运用职业最多的伺服品牌。从一般工业用机械到半导体、电子零部件制作设备，安川都能供给合适于各种用处的最匹配的伺服、操控器产品。

  三菱不是一家独立的公司，而是由很多的独立公司组成的集体，该公司进入采矿、造船、银行、稳妥、仓储、交易、纸、钢铁、玻璃、电气设备、飞机、石油和房地产等许多范畴，是日本的工业巨子。三菱电机一向致力于进步产品功用，FA产品阵型包含在亚洲占主导位置的可编程操控器（PLC）、人机界面（HMI）、沟通伺服体系、变频器、工业机器人以 及低压配电产品。

  三洋是是日本松下旗下的电器公司，瞄准中端商场。2012年4月1日起，该品牌被中止营运。三洋的Denki沟通伺服驱动体系是最早进入国内的伺服体系之一，以其杰出的功用高速准确灵敏运用寿命长性价比高级特色闻名于世，可以完结不同操控方法的切换、全闭环操控、具有输出检测功用、主动滤波功用、实时自整定功用，广泛运用于冶金高炉印刷机械、包装机械、纺织机械、塑胶机械、医疗设备、主动化出产线等范畴。

  日系伺服电机价格相对低，体积小，重量轻。但缺点也很显着，便是动态呼应才能相对弱，敞开性较差。

  Elmo Motion Control是一家专业开发紧凑型、高功率伺服电机的企业，25年来一向致力于为各种恶劣工业环境规划了伺服驱动器，一起供给先进的网络运动操控器和完好的运动操控解决方案。该公司声称自己打造的是全球最好的伺服电机。

  servotronix（高创）专心于运动操控范畴事务，也是一家专业开发高功用伺服驱动器系列和运动操控解决方案的企业。该公司已被美的收买，未来将成为库卡机器人伺服电机的首要供货商。

  AMC（ADVANCED Motion Controls）是一家供给牢靠和高功用运动操控体系的公司，创立于1987年，几十年来一向坚持小体量，只要300多名职工，其间40%是工程师。该公司的方针是成为最好的伺服公司，因此只出产伺服驱动范畴的产品。依托精深的制作水平缓先进的研制才能，近7年来，该公司客户存留率高达91%。

  和AMC相同，Copley Controls也是一家专心于伺服驱动的公司，首要为广泛的工业运用供给高功用运动操控解决方案，具有超越25年的OEM协作经历。该公司产品的运用范畴首要有半导体、生命科学、主动化配备、机器人、测验/丈量以及COTS军工等。

  以上这几家公司是伺服操控技能的领军者，它们的产品虽然在商场上比例不大，但代表伺服操控的技能开展导向。

  随同这几年数控化的遍及，国内伺服产品的销量坚持了快速增长，伺服体系的自主研制、制作出产及运用已根本老练，形成了必定的产品系列和自主配套才能，但产品在高功用、高牢靠性方面，与国外名牌企业仍存在显着距离，如国产品牌产品功率规划多在3KW以内，中小功率居多，技能路线上与日系产品挨近。

  跟着工业机器人商场掀起热潮，我国伺服体系与国外名牌企业的显着距离已成为限制我国工业机器人工业的“瓶颈”。从技能上看，国产伺服电机首要有以下几个缺点：

  一是外形遍及较长，外观粗糙，很难运用在一些高级机器人上面。特别是在轻载6kg左右的桌面型机器人上，因为机器人手臂的设备空间十分狭小，对伺服电机的长度有严格要求。

  二是信号接插件的牢靠性需求改善，并且需求朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成规划的方向规划，便利设备、调试、替换。

  三是另一个中心技能便是高精度的编码器，特别机器人上用的多圈绝对值编码器，严峻依靠进口，是限制我国高级机器人开展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的中心技能。

  四是缺失根底性研讨，包含绝对值编码器技能、高端电机的工业化制作技能、出产工艺的打破、功用指标的实用性验证和查核规范的拟定。

  五是伺服体系各部分工业协同联合不行，导致伺服电机和驱动体系全体功用难以做好。

  值得一提的是，除了以上五点工艺硬伤，许多国内伺服电机厂商还在持续选用购买过期技能、硬件打造“国产”电机的做法，这样出产出来的电机质量、安稳性良莠不齐，不只打乱商场，还冲击了企业界部自主研制的热心，不利于长时间的可持续开展。

  现在我国国内较大规划的伺服品牌有20余家，这些制作商的部分产品质量、功用较为杰出，可圈可点，显现出了必定的独立性和立异性。

  台达是闻名华人主动化品牌，在全球主动化范畴占有共同位置。90年代初期，台达采纳自主研制的方法，开端进军工业主动化范畴。根据其在电力电子范畴的堆集，台达从变频器产品起步，到后来PLC、伺服、HMI、CNC数控体系，再到根据PC-Based的PAC操控器、传感器、机器视觉、工业机器人等全系列主动化产品，最终确定驱动、运动、操控三大范畴。

  士林电机（shihlin）创立于1955年，首要开发重电、电装、机器、主动化范畴的相关产品。该公司和日本三菱协作亲近，在厦门建有合资公司，据传产品的用户体会与三菱电机平起平坐。以士林SDH沟通伺服系列为例，这系列电机选用台湾最好的编码器，呼应速度全台榜首。

  台系品牌运用简略，功用挨近来系，但价格比日系品牌低价，性价比高，在中低端商场开展较快。

  深圳汇川首要从事主动化、新能源相关范畴产品研制，是本乡企业中伺服电机商场占有率最高的品牌。汇川在智能配备、工业机器人范畴推出了变频器、伺服体系、操控体系、工业视觉体系、传感器等中心部件及电气解决方案等一系列工业主动化产品，现在已成为国内最大的中低压变频器与伺服体系供货商。汇川旗下几款伺服电机都支撑Ethercat以太网通讯协议。

  固高科技是国内技能抢先的主动操控产品供货商，该公司自主研制的根据PC的敞开式运动操控器、嵌入式运动操控器、网络式运动操控器、计算机可编程主动化操控器产品与体系，归纳功用已达到了世界一流水平，填补了国内同职业的多项空白。固高首要为机器人运动操控供给体系。

  华中数控背靠中科大，研制才能超卓，是国内最大的中高级数控系列出产企业，旗下的车床伺服电机已达到世界中端水平。该公司的GK6、GK7全系列永磁同步沟通伺服电机和GM7系列沟通伺服主轴已完结批量出产，是现在全国仅有具有成套中心技能自主知识产权和自助配套才能的企业。

  广州数控面向数控机床职业、主动化操控范畴、注塑制品职业，是全国最大的机床数控体系研制厂商，杰出优势是工业链完全、规划巨大。该公司的伺服体系首要用于机床、包装机械等方面。

  2011年，英威腾收买御能动力，并把该品牌打形成了纺织机械伺服体系的细分龙头。英威腾首要为纺织机械企业供给全体解决方案，并在业界供给系列类型最为全面的避免伺服体系，现在该公司的伺服产品在纺织机械、包装机械、数控车床、点胶机、LED分光编带机贴片机等机器上有广泛运用，性价比较高。

  南京埃斯顿有十几年出产和出售沟通全数字化通用沟通伺服驱动器和电机的前史，产品广泛运用于各类数控机床和主动化设备。公司于2012年成功完结了863方案严重专项“工业机器人沟通伺服体系驱动器和电机开发”，具有了自主品牌的机器人专用沟通伺服体系。现在，公司一切机器人运用的沟通伺服体系均为自产，完结了国产中心零部件的打破。公司还成功开发了机器人专用“一拖六”沟通伺服体系，为研制更经济高效的国产机器人供给了根底。

  机器人的作业体现受伺服体系影响极大，因此精细伺服体系的要害功用指标永远都是先进性比较的首要要素。国外先进伺服体系现已可以很好地习惯绝大多数运用的需求，其研制资源会集在单个高端运用及全体功用进步方面，处于精摹细琢阶段。在工业4.0的大布景下，国产伺服任重而道远，还需尽力追逐。