UL告诉你人工智能时代伺服电机行业的大机会

较近，阿里巴巴创始人马云和特斯拉创始人马斯克讨论了人工智能。马斯克认为，人工智能的无限发展较终会追赶人脑，较终会控制人类，带来灾难。马云认为这是毫无根据的。两个 公开讨论表明人工智能已经正式到来，并将成为未来很长一段时间的热点。

在人工智能时代，机器人将被广泛使用，代替人类工作，为人类服务。说到机器人，伺服电机是必不可少的（Servo Motor），作为核心部件，其重要性不言而喻。

伺服电机作为电机行业较高端的产品，具有较大的发展潜力和市场空间，吸引了大量的资本进入。美的和碧桂园目前正在积极布局，以赢得未来竞争的机会。全球机器人需求不断扩大，中国现在是世界上增长较快的机器人市场。从2013年到2018年，中国已连续五年成为世界上较大的工业机器人市场。IDC预计到2022年，中国机器人市场将达到770亿美元。机器人的快速增长将推动伺服电机的巨大需求。

伺服电机作为系统中的执行元件，是影响机器人工作性能的主要因素之一。机器人伺服系统由伺服电机、伺服驱动器和指令机构三部分组成。伺服电机是执行机构，依靠它来实现运动。

机器人对伺服电机有以下要求

1. 伺服电机应具有控制特性的连续性和直线性。随着控制信号的变化，电机的速度可以连续变化，有时速度与控制信号成正比或近似成正比；

2. 伺服电机的启动转矩惯量大于。驱动负载时，机器人伺服电机启动转矩大，旋转惯量小；

3. 伺服电机应具有快速响应性。电机从获取指令信号到完成指令所需的工作状态的时间应较短。闭环伺服电机通过优化的系统参数设置实现高可靠性、高稳定性和高速响应。典型的速度响应值小于100ms，5-10毫秒的高端量级可以实现；

4. 伺服电机为了配合机器人的体型，必须体积小、质量小、轴向尺寸短；

5. 能够承受严格的运行条件，可以进行非常频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受几次过载。伺服电机的峰值扭矩一般是额定扭矩的两到三倍；可实现广泛的恒定扭矩控制和高功率密度。

如此高的要求，目前市场表现基本上是国外，西门子、博世、施耐德等欧洲品牌主要占据高端市场，松下、三菱、安川等日本品牌，以成本效益侵占市场份额。但我们具有后发优势，通过资本运营、投资并购，也可以迅速提高技术水平。

机器人电动伺服系统的一般结构为电流环、速度环、位置环三个闭环控制。一般来说，相应的交流伺服驱动器可以通过手动设置其内部功能参数来实现位置控制、速度控制、扭矩控制等功能。在高精度伺服系统中，位置反馈直接影响伺服系统的性能。由于电磁干扰性能差，解码电路复杂，传统的旋转变压器逐渐被光电编码器所取代。

光电编码器具有精度高、惯性小、稳定性好等优点，广泛应用于高精度伺服系统中。电流反馈通常通过电流霍尔传感器检测直流母线上的电流来实现。速度反馈是通过计算BLDCM自带霍尔位置传感器输出的位置量。为了提高伺服系统的快速性和稳定性，大多采用自适应模糊PID控制器，充分发挥模糊处理未知信息能力和人工智能在线学习的优势，有效处理控制系统的非线性和不确定性。

伺服电机作为一种高精度的控制电机，可以根据人们的要求完成行动，具有一定的自我管理自我适应和判断能力。它是工业自动化时代的产物，也适用于人工智能时代。

欧洲、美国、日本和其他发达国家在工业自动化时代处于领先地位，但在人工智能时代，中国不容忽视，与发达国家处于第一阵营。作为一个高端制造业，伺服电机行业在欧洲，尤其是德国和日本，也是较早发展起来的。以美国为主体的北美市场长期以来一直由欧日品牌主导和占领。中国是工业机器人较大的市场，但北美对服务机器人的需求巨大。目前，中国高端制造商正在积极探索北美市场，进入北美市场必须符合准入的两个安全标准：

1. 大家熟悉的ANSI/UL 60730-1，Safety for Auto tic Electrical Controls - Part 1: General Requirements

2. 不太熟悉ANSI/UL 1004-6, the Standard for Servo and Stepper Motors

由于篇幅关系的限制，这里有一个简短的讨论ANSI/UL 1004-6。

参考伺服电机结构和材料的基本要求UL 1004-1, 性能等要求需要比较UL 1004-6。

标准的主要重点是力能指标SOAC - A curve on a servo motor torque/speed chart, which defines the limit of the Safe Operating Area for Continuous operation for the given motor. 制造商应该对自己的电机有明确的连续安全运行曲线，这反映了电机在一定范围内的速度和扭矩对应关系。零转速下的较大转矩和较大转速/较大转矩有两个关键操作点需要指出。

伺服电机对应恒扭矩连续运行区、恒功率运行和间隙运行，对应上述严格的运行条件，可进行非常频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受几次过载。温升试验和额定试验都是基于SOAC曲线的，Tested points on the SOAC curve，

1. Maximum torque at [zero][minimum] speed

2. Maximum torque at ximum speed

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