杭州桢正机器人科技有限公司总经理兼首席技术官江思敏：工业机器人关键技术——伺服驱动技术的发展

在2016年10月30日，由中国机器人网主办的中国国际机器人高峰论坛中，杭州桢正机器人科技有限公司的总经理兼首席技术官，江思敏博士，为我们带来了一场关于工业机器人关键技术的主题演讲。我们深感痛惜地得知，江思敏博士在2016年11月5日因交通意外离世。

江思敏博士毕业于清华大学机械制造及其自动化专业，获得博士学位后，曾赴美担任美国加州大学戴维斯分校的博士后。他的研究领域集中在伺服驱动技术，对工业机器人核心部件有着深入的理解和独到的见解。他的离世，让中国机器人网深感哀痛，同时也对他在中国的自动化事业中所作出的贡献表示深深的敬意。

在2016年的中国国际机器人高峰论坛工业机器人分论坛上，江思敏博士以《工业机器人关键技术，伺服驱动技术的发展》为主题，分析了当前机器人核心零部件的国内外差距，并介绍了杭州桢正公司在伺服电机技术方面所取得的突破。

工业机器人核心部件的发展状况，大家都有清晰的认识。近年来，伺服电机技术的发展以国外企业为主，包括西门子、奔驰以及美国的一些企业推出了一系列产品。虽然近年来技术上的进步主要落实在结构设计、制造工艺上，材料依旧是瓶颈之一。尤其是国内的材料技术，相较于日本等国家，至少落后了十年。

在电机技术方面，如何提高其性能密度是一个关键问题。包括西门子在内的许多企业都在探索斜槽或斜级技术以降低齿槽转矩、提高电机速度的平稳性。这也会降低额定扭矩。编码器的反馈也是重要的反馈方式之一。当下编码器的技术已成为衡量一个电机产品的重要标准之一。而关于电机的反馈元件选择应用上，国内企业仍面临诸多挑战。例如编码器技术、反馈元件的选择等关键技术仍然依赖于进口产品。在编码器技术上，SICK的技术被广大业内人士推崇。另外直驱电机和直线电机也展现出了广阔的应用前景。然而其核心技术仍然需要进一步的突破和创新。集成式伺服电机虽然是一个新的尝试但仍有待于市场的检验和发展。尽管有些企业在集成式伺服电机上取得了一些进展但总体来说与国际领先水平还存在一定的差距这主要体现在核心技术上的差距如控制算法自适应振动抑制等关键技术仍需要进一步的突破和创新。在安全功能方面国内企业在安全功能方面的考虑仍较少落后于欧美一些国家的安全功能技术水平这是值得我们重视和改进的方面之一。总的来说江思敏博士的离世对于中国的自动化事业无疑是一个巨大的损失但他留下的研究成果和对行业的独到见解仍然对我们具有指导意义希望国内的企业能够在未来不断努力追赶国际领先水平推动中国的自动化事业不断向前发展。在伺服系统领域，无论是国内外的产品，都普遍采用DSP或ARM+CPLD技术实现模拟输入、反馈和电机控制算法。尽管高端技术产品的使用广泛，但国产的应用却并不乐观。我们必须认识到，技术发展需要时间积累，形势并不像我们初步听到的那样一片大好，实际上我们面临的挑战相当严峻。

在机械系统中，多频振动是一个不可忽视的问题。在不同工作速度下产生的振动需要被充分考虑并纳入系统功能中。自适应适应增益参数的实现，使得惯量自适应辨识整定成为可能。但要实现这一点，需要大量的数据支撑和经验的积累，这是一个需要长期坚持的过程。安川电机在这方面的成功，给我们提供了宝贵的借鉴经验。

关于磁饱和控制，这是因为电感会随着电流的变化而变化，源于电源和磁场的变化。对此进行控制是极具挑战性的，国内外许多驱动器制造商在这方面进行了尝试但成功案例并不多。

谈及我们伺服驱动产品在国内的情况，虽然不全是悲观，但现实情况也不容乐观。欧美和日本的产品占据了国内市场的75%，而国产产品仅占25%。在这25%中，还有12%来自台湾。真正国产的占比很少，一年中国卖出的伺服系统中，国产的仅占一小部分。这是我们不得不深思的问题。

反馈元件也是一大难题，超过95%的反馈元件市场被欧美和日本企业垄断，工业机器人的应用上国产率几乎为0%。制动器方面，寻找一款合适的国产制动器非常困难，国内知名品牌更是难寻。我们国内应该加大对此类产品的研发和生产力度，这样才能真正推动伺服的上下游发展，与外国企业竞争。

在磁材方面，日本的技术领先全球，特别是在制造超薄的硅钢片方面，我们国家还存在技术瓶颈。包括其他的一些绝缘材料，我们只能选择美国或德国的产品，因为国内产品的总体性能不稳定。这些也是我们需要面对的问题。

虽然我们知道功率模块等技术在不断发展中，但我们很难找到国产的功率模块。在寻找MOSFET、IPM或东芝等产品时，我们会发现国内虽然从80年代就开始相关研究，但至今没有成熟的产品问世。这也是我们这个行业令人心痛的事情。

从伺服驱动器来看，我们国家和国际领先水平存在很大的差距，特别是在基础技术方面。我们不能仅仅追求弯道超车而忽视技术的积累和提升。我们需要加强基础研究，发展新的产业方向和控制芯片等技术。机器人行业仅占整个行业的一小部分，真正的国产机器人数量有限。像包装机械这样的市场基本被三菱和安川等国外企业垄断。我们需要改变这种局面，应该加强对市场的规范和管理。同时看到差距也看到发展希望，一些国内的核心零部件公司如新时达和新松等也在不断发展壮大。在电机方面，真正用于机器人的国产电机还比较少，但我们杭州桢正公司在这方面有一定的性能表现。驱动器方面，清能德创等公司在困难的情况下做出了与欧美相媲美的产品值得我们尊重和骄傲。

最后要说的是，尽管前面提到的问题都是挑战和困境但我们的公司在不断努力研发新的产品如低惯量伺服电机和大功率伺服电机等以适应工业机器人的需求。我们的低惯量伺服电机已经在Delta机器人上得到应用并取得良好的性能表现。希望我们的努力能为国内伺服系统的发展做出贡献并推动整个行业的发展进步。随着科技的飞速发展，我们推广的产品覆盖了从最小的0.9NM到高达45NM的纳米技术范围。我们的产品专为机器人领域的客户打造，致力于满足他们的各种需求。今天，让我们一同走进机器人关键基础部件的世界，深入剖析电机的重要性。随着江博士的梳理，您将清晰地看到其他部件的分类，以及我们与外国技术和市场的差距。我们也列出了那些在核心零部件领域拥有卓越技术实力和竞争力的国产机器人品牌。正是这些差距的存在，为我们提供了努力追求和奉献的空间，激发我们不断前行。这是一个充满挑战和机遇的领域，我们期待与您一同探索未来机器人的无限可能。