工業機器人現在很火，但是核心零部件大多還掌握在國外廠商手中，這也是業界的共識。工業機器人核心零部件有控制器、伺服系統、減速機。那麼作為工業機器人核心零部件之一的伺服系統，與普通伺服有什麼不同呢？為什麼期待突破呢？
從伺服電機市場來看，國內高端市場主要被國外名企佔據，主要來自日本和歐美，未來國產替代空間大。目前國外品牌佔據了中國交流伺服市場近 80％的市場份額，主要來自日本和歐美。其中，日系產品以約 50％的市場份額居首，其產品特點是技術和性能水平比較符合中國用戶的需求，以良好的性價比和較高的可靠性獲得了穩定且持續的客戶源。
我們認為工業機器人伺服系統，除了滿足一定的運行性能，穩定可靠、價格合理之外，還需要進行一定程度的功能集成，具備工業以太網通信功能，具備一定的能效管理及信息安全功能，對產品生命週期進行全面管理，其系統搭建需使用高水平的平臺軟件以滿足架構性能和可移植性，其軟硬件設計也須符合國際標準和規範。
工業機器人用先進伺服系統首先要滿足當今主流工業機器人的主要性能指標，通常包括負荷範圍、運動範圍、精度（重複定位精度、重複軌跡精度）、速度（最大單軸速度、位置穩定時間）、穩定性等，除此之外，工業機器人用伺服特點還表現在以下幾個方面：
功能
功能性的變化是產品實現差異化的重要方式。隨著核心處理芯片和軟件能力的提高，工業機器人伺服系統在人機工程、安全性、智能性等方面增加特色。
- 和通用化產品相比，最大限度地簡化操作，用智能化軟件提高易用性，追求簡潔的外觀和簡潔的操作界面，成為一種潮流。比如通用伺服一般都通過前面板操作及LED顯示，進行人機交互，直觀性差，操作複雜。工業機器人先進伺服系統對接口和人機交互行了簡化，取消了面板操作和顯示，通過通訊總線，在控制器或工控PC端，通過專用的伺服控制軟件對伺服進行控制和狀態進行顯示，顯示的信息量大，同時結合系統示意圖等方式，使得伺服狀態的顯示和控制非常直觀。
- 在控制接口功能方面，常規的脈衝串和模擬量接口將逐步消失，代之以數字化串行網絡接口。RS485/Modbus已經淡出，CAN總線成為中低端標準接口，其他各種現場總線將逐漸為高性能工業以太網取代。
- 對各種第三方編碼器的支持也是必須的，作為一個開放的伺服驅動系統，支持的編碼器類型越多，可替換電機也就越多，系統就越靈活，客戶使用起來也就越方便。
- 驅動器內置的保護功能將更加完善，對內部電氣應力和熱應力的測量也不再僅僅用於關鍵時刻的保護，而更多用於預測性維護、診斷和功能安全用途，以最大限度減少停機時間，提高生產率。
安全
安全集成驅動已經成為國外先進伺服系統的標準配置，區別只是集成了多少個安全功能，以及是否可選。關於安全驅動的例子可以在西門子、博士力士樂、倍福、Lenze、包米樂等許多歐洲公司產品上見到，最近日本公司的個別產品也開始提供基本的安全功能，比如安全轉矩截止（STO）。對大多數國內廠商來說，安全似乎還沒有提上日程。就安全技術領域而言，驅動的安全性已經從機械安全和電氣安全的階段，走向功能安全和網絡安全。在安全上率先發力的公司將贏得理念和市場的領先。清能德創的A8及R系列伺服支持STO,SS1，SS2，SBC等安全功能。
能效
對機器人用伺服系統來說，能效已經是必須不斷得到提高的關鍵指標,其中電機本體的高效化早已被大家所熟識，但一系列研究表明，採用高效部件（電機、新型器件等）及提高控制性能固然重要，但系統級能效優化更加重要。
相對於在驅動器內置或外部加裝制動電阻進行制動能量消耗，採用有源前端技術對制動能量進行回收是節能的重要途徑。工業機器人一般擁有4個到8個驅動軸，而且他們有著不同的加減速運動規律，共直流母線是一種很好的節能方案。我們可以把處於減速制動狀態的電機再生能量通過母線傳遞給其他處於加速狀態的電機，從而減少了對電網功率的吸收。
並聯型驅動在歐洲廠家產品上經常見到，而日本廠家多為單軸型驅動，只有安川和發那科等公司為機床和機器人應用開發了並聯型驅動。而國內廠商，迄今為止，只在極少的產品上看到了清晰的並聯結構和系統能效管理的理念。清能德創的A8系列伺服驅動器擁有系統能效管理技術，可進行網絡能效管理，實現不同的節能模式。
網絡
工業以太網技術、無線網絡技術在提升工業機器人用交流伺服系統的高性能方面起到了舉足輕重的作用。低速串行網絡如RS485和Modbus適用於離線參數配置和軟件編程。中速現場總線（1~16Mbit/s）如CAN、Profibus-DP可以用於多軸實時控制的指令給定。只有高速實時工業以太網（100/1000Mbit/s）能夠完成高速高精度的多軸、同步、實時控制，比如日趨流行的Ether CAT/SercosIII/Power Link等。德國倍福推出的EtherCAT近年來發展勢頭迅猛，成為大多數高性能驅動系統首選的網絡標準。
國際品牌驅動器普遍採用了高速工業以太網，同時支持多種現場總線，典型公司如Emerson CT、Lenze等。國內廠商在該領域的研究普遍不足，僅僅個別廠家推出商品化的產品，並通過了Ether CAT一致性測試國際認證。清能德創的A8系列伺服是國內首家通過EtherCAT一致性認證的產品。
工業機器人伺服的網絡化特點，還表現出“一網到底”的概念。就是說，伺服不僅和上位控制器通過工業以太網相連，還與電機，編碼器，各種傳感器都通過網絡相連，一網到底。
智能
軟件工程和控制理論最新的發展成果，尤其是智能控制技術，越來越多地應用於機器人中，而機器人用現代高性能交流伺服系統，也同時吸收這些技術，使伺服系統越來越多的具備如自學習、自適應、自協調、自診斷、自校正等人工智能特性。
- 對電流環採取的各種優化控制策略對保障穩態精度和動態響應的平衡至關重要；
- 自動增益調整、在線慣量辨識、在線電機參數辨識功能有助於減小現場調試難度、增強伺服系統對環境和電機參數時變的適應性；
- 自動振動抑制和軟件陷波濾波器的設置可減弱甚至消除整個機械傳動鏈的諧振和抖動，提供靜音、平滑、高精度的運行效果；
- 故障自診斷和可預測性維護特性可有效減少維護成本，提高系統可用性。
- 對運動控制功能的集成將伺服驅動器提升到所謂的智能伺服控制器的層次，可簡化運動控制系統設計，提升控制性能。
集成
機器人用伺服系統的集成表現在以下兩個方面。
- 硬件橫向集成：比如因為機器人體積或其他方面的限制，進行驅控一體化設計，還有電機驅動一體化，比如一體化伺服泵，將伺服電機和泵進行了橫向集成。一體化要求廠商具備整合電機本體和驅動控制的資源和能力，對大多數單純的電機廠或驅動器廠來說是一種挑戰。
- 信息縱向集成：利用傳感器和大數據分析技術，將減速機、電機、編碼器數據和驅動器的數據向上傳遞到控制器，甚至是雲端。
●工業機器人專用伺服驅動器
工業機器人軸數較多,連線也較多,如何減少連線，如何進行快速的安裝,出了故障後如何快速地進行維護，這些對用戶來說都很重要。工業機器人四大家族，除了安川採用通用伺服的形式外，其它幾家都採用工業機器人專用伺服。工業機器人專用伺服，從某種程度來說，是集現代先進伺服系統的功能、安全、能效、智能等特點在工業機器人領域的應用，比如簡潔的人機交互界面，具備STO等安全功能，具備EtherCAT等工業以太網網絡通訊接口、具備共直流母線等節能和能效管理技術、具備自動增益調整、在線慣量辨識、自動震動抑制等智能功能。除此之外，工業機器人專用伺服還具有以下特點：
- 工業機器人專用伺服，將多個伺服軸集成到一起，對外的接線少，比如動力電輸入，通用伺服可能要4組，或者6組，現在只需要1組，用於通訊的工業以太網總線也在內部可靠連接了，對外只需要1個接口，系統連線及接口大大簡化。安裝也非常簡單，原來可能需要安裝6個模塊，現在只需要安裝1個一體化伺服，4顆螺絲搞定。原來可能需要半天進行安裝，現在只需要10分鐘，系統安裝時間大大減少，同時系統維護也非常簡單。
- 工業機器人專用伺服，採用和配電櫃一體的散熱方式，將機櫃分成了發熱區域和工作區域，降低了工作區域的溫度，可以提高伺服等處於工作區域的設備壽命及系統穩定性。
- 因為機殼，散熱器，電源等都集成一體化，工業機器人伺服大大降低了系統成本，並且體積也減少為通用伺服的50%左右。
國內清能德創CoolDrive R系列機器人專用伺服，就具有前述機器人專用伺服的這些所特點，同時還內置多種前饋功能，大幅度提高系統的響應速度。比如具備速度和加速度前饋、力矩前饋等功能。另外通過高速工業以太網EtherCAT，可以支持實時在線參數調整，可以實時調整三環PID參數，實時調整負載慣量比參數，並且多種控制模式可以實時平滑切換。
