机器人用微电机的技术与市场发展前景

李煌荣

(厦门达真电机有限公司，福建厦门361100)

0 引 言

微电机应用领域十分广泛，机器人是以电机为核心的机电一体化产品，是微电机应用的新型领域。机器人是当代技术革命的重要标志之一，是继汽车、计算机之后的第三个支撑经济发展的新型产业。据国际机器人协会预测，全球机器人需求量年增长30%，其市场前景十分看好。一般一台机器人中有10台左右微电机。

据报道预测，全球2012年机器人需求量约1.5亿台，也就是说其配套微电机需求量15亿左右。机器人有军用、工业用、民用几大类。按照联合国的报道，今后家用服务型机器人将获得空前的进展。服务型机器人将大量进入家庭，从而大大减轻人类的体力劳动。随着我国不断提升工业生产过程自动化水平及部分地区出现用工缺口等问题，以机器人为代表的智能装配产业将迎来大好发展机遇。机器人和自动化产业将成为未来高端制造业发展的主流方向，并将在我国产业转型和结构调整中发挥重要作用。可以展望，与其配套的微电机市场前景十分诱人。

1 微电机在机器人领域中的应用

机器人通常由机械传动系统、计算机控制和伺服驱动系统等几个主要部分组成。其中伺服驱动系统中应用许多类型微电机。开发各种用于机器人中的各种微电机是微电机行业义不容辞的责任。

1.1 机器人用微电机的基本要求

由于机器人要求控制精度高、工作环境复杂、结构紧凑，因此对微电机提出较高技术要求。

①转矩惯量比要大，机电时间常数要小，以满足系统快速反应的要求;

②调速范围宽，低转速运行平稳，零速附近可控，力矩波动要小，以满足各种运动速度和精确定位的要求;

③功率体积比和功率重量比要大，以满足有限安装空间，即要求微电机尽量做到小型化和轻量化;

④过载能力大，耐热性能好，在恶劣环境条件能长期工作，即具有良好耐环境性和高可靠性。

1.2 机器人用微电机的主要类型

步进电动机、直线电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、大力矩低转速电动机以及HD电动机(小型大转矩电动机)及超声波电动机、形状记忆合金电动机等作驱动伺服功能用电机。而作为机器人中的位置、速度、传感器用电机有自整角机、旋转变压器、测速发电机、感应同步机、感应移相器等精密信号电机。

其中步进电动机主要用于肩臂旋转步进驱动;直流伺服电动机用于伸缩、摆动、升降、旋转、弯曲、开闭等运动部位;交流伺服电动机的应用场合与直流伺服电动机相同。不过，交流伺服电动机过载能力强、可靠性好、功率大;低速电动机主要用于系统精度要求高的机器人，不采用减速齿轮作传动机构，而是采用大力矩的低速电机，配上高分辨率的光电编码器和测速发电机，实现直接驱动，HD电动机可直接与负载联结，故可应用在定位精度高的机器人中。而超声波电动机和形状记忆合金电动机属于非电磁原理电动机，可用在特殊环境下的机器人中，如医疗手术机器人的核磁共振及内窥镜设备中。

2 机器人及其所用微电机的市场前景

未来世界，机器人遍布各个领域，随处可见。据联合国调查报告指出:家用机器人数量将迅速增长，不用10年时间，每家都有机器人，除了装备用和工业用机器人外，服务型机器人将进入千家万户。十年前，我们还对每户家庭是否能够拥有个人电脑而心存疑虑，现在家家户户基本上都拥有个人电脑。目前机器人已应用到各种领域，如民用中，有保姆机器人、娱乐机器人、玩具机器人、吸尘机器人、导游机器人、牧羊机器人，砖墙机器人等;在工业中，已有多种工业机器人，用途包括电弧焊接、点焊接、机械装配、搬运和喷漆设备、注塑设备、研磨加工设备等;军用机器人已参与各种危险性试验和作战智能活动。

机器人应用领域十分广泛，应用前景十分乐观，需求量逐年增多，其配套微电机也增长迅速。随着工业自动化、办公自动化、武器装备现代化发展和需要，以及人们生活现代化水平提升，机器人将越来越成为许多领域中不可缺少的新宠儿。据有关资料报道和推算，2012年全球机器人市场需求量约1.5亿台，其需求量年增长为30%-40%，即2015年机器人需求量大约为3亿台，其配套微电机需求量达30亿台左右，其市场空间巨大，值得各个厂商高度关注，抓住机遇，加快发展我国机器人用的各种微电机。

3 抓住机遇，加快发展

随着我国新型工业化进程加快，以机械手和机器人为代表的新型智能装备产业迎来了千载难逢的历史机遇。不久将来，机器人和自动化产业将在我国快速发展并成为高端制造业发展的主流方向。同时，随着社会发展，全球进入信息化时代，科学技术水平提高，各种服务型机器人将进入每个家庭，特殊环境使用的机器人将进入军营和战场上。机器人五花八门，机器人产业进入新的历史发展机遇。由于中国市场巨大，许多国际机器人企业也已大举进入我国。目前已进入国内市场的主要品牌有ABB、发那科、安川等企业。ABB公司在上海成立了机器人全球研发中心;发那科公司与上海电气公司合资成立了上海发那科机器人有限公司;安川(上海)有限公司于2012年在江苏常州设立机器人生产基地。

中国民族机器人企业，必须抓住机遇，加快发展我国自主品牌机器人，尽快进入国内和国际市场。微电机行业也应在人力、财力、物力等方面加大投入，从开发单个电机产品逐步转向开发电机系统产品，即机电一体化产品。要发挥民族工业和整合行业优势资源，迅速形成合力，加快开发和批量生产机器人用各种微电机，以满足市场需要。中国劳动力成本正变得过高，制造业应用机器人是大势所趋。中国最大的制造商之一富士康公司已经宣布，计划用三年时间安装100万台机器人代替工人正在从事的工作。面临机器人巨大商机，微电机行业要抓住历史发展机遇，加快发展我国微电机民族产业，为我国产业转型升级做出新贡献。

［1］ 中国工控网.国内制造业现状:机器人应用是大势所趋［EB/OL］.［2012-08-07］.http://www.gongkong.com/company/news/2012080715585500001.htm.

［2］ 张思明.微特电机在机器人中的应用发展［C］//第六届中国小电机技术研讨会论文集.上海，2001:28-33.

［3］ 袁海林.机器人用微电机市场前景［C］//第十届中国小电机技术研讨会论文集.上海，2005:106-108.

［4］ 海老原大树.电动机技术实用手册［M］.北京:科学出版社，2006.