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如何提高機器人伺服電機的響應速度

當前國內機器人發展迅猛，尤其是工業機器人領域。但在機器人的反應速度、精度上，國內外產品還是存在一定差距的，那么關鍵點是在哪呢? 　　關鍵在于機器人的核心零部件——伺服電機。機器人在運行過程中，是通過伺服電機的驅動實現多自由度的運動的。如果對機器人運行的動作速度、精度要求高的話，實際就是要求伺服電機的響應速度、控制精度要足夠高。　　而在機器人實際運行時，往往伺服電機是處于各種加減速、正反轉狀態，那就對伺服電機的短時過載能力、慣量適應范圍、頻率響應帶寬、轉速/扭矩響應時間提出了很高的要求。　　其中一個非常重要的指標就是頻率響應帶寬，它決定了該伺服系統對指令的響應速度快慢，是機器人設計者的重要關注指標。　　伺服電機頻率響應帶寬的定義：伺服系統能響應的最大正弦波頻率就是該伺服系統的頻率響應帶寬。用專業一些的語言描述，就是幅頻響應衰減到-3dB時的頻率(-3dB帶寬)，或者相頻響應滯后90度時的頻率。　　更具體一點，像機械部標準《交流伺服驅動器通用技術條件》(JB T 10184-2000)中規定了伺服驅動器帶寬的測試方法：驅動器輸入正弦波轉速指令，其幅值為額定轉速指令值的0.01倍，頻率由1Hz逐漸升高，記錄電動機對應的轉速曲線，隨著指令正弦頻率的提高，電動機轉速的波形曲線對指令正弦波曲線的相位滯后逐漸增大，而幅值逐漸減小。相位滯后增大至90度時的頻率作為伺服系統90度相移的頻帶寬度;幅值減小至低頻時0.707倍的頻率作為伺服系統-3dB頻帶寬度。　　頻率響應帶寬國標測試結果　　可以說，頻率響應帶寬越快，伺服系統就可以對變化更快的指令實現及時響應，即使工業機器人的動作再復雜，也能及時響應，驅動機器人的每一個關節位置控制到位。　　而影響頻率響應帶寬的因素有很多，像伺服驅動器或者控制系統參數、傳動鏈的剛度或精度、傳動間隙、負載慣量等都會對伺服系統的響應帶寬產生影響。過去業內很多研究者由于缺乏測試裝備，故只能通過加實際負載的測試來判斷伺服系統及機器人的響應性能，屬于定性分析，無法定量分析。因此國內的伺服系統目前在響應速度一塊仍需加強，像一般的伺服電機，響應帶寬最高只能做到幾百Hz左右，比較優質的能做到1kHz;而國外的產品，如日系的安川、三菱、松下等，卻在多年以前已突破2kHz的關卡。　　針對機器人及伺服電機行業的用戶需求，致遠電子推出MPT混合型電機測試系統，面向伺服電機行業應用，可獨家提供頻率響應帶寬、轉速/扭矩控制響應等伺服電機前沿測試功能，滿足國內外用戶對于伺服電機產品的功能研究和產品研發需要，為中國的智能制造目標提供槍炮彈藥。

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