关键在于机器人的核心零部件——伺服电机。机器人在运行过程中，是通过伺服电机的驱动实现多自由度的运动的。如果对机器人运行的动作速度、精度要求高的话，实际就是要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。

　　而在机器人实际运行时，往往伺服电机是处于各种加减速、正反转状态，那就对伺服电机的短时过载能力、惯量适应范围、频率响应带宽、转速/扭矩响应时间提出了很高的要求。

　　其中一个非常重要的指标就是频率响应带宽，它决定了该伺服系统对指令的响应速度快慢，是机器人设计者的重要关注指标。

　　伺服电机频率响应带宽的定义：伺服系统能响应的最大正弦波频率就是该伺服系统的频率响应带宽。用专业一些的语言描述，就是幅频响应衰减到-3dB时的频率(-3dB带宽)，或者相频响应滞后90度时的频率。

　　更具体一点，像机械部标准《交流伺服驱动器通用技术条件》(JB T 10184-2000)中规定了伺服驱动器带宽的测试方法：驱动器输入正弦波转速指令，其幅值为额定转速指令值的0.01倍，频率由1Hz逐渐升高，记录电动机对应的转速曲线，随着指令正弦频率的提高，电动机转速的波形曲线对指令正弦波曲线的相位滞后逐渐增大，而幅值逐渐减小。相位滞后增大至90度时的频率作为伺服系统90度相移的频带宽度;幅值减小至低频时0.707倍的频率作为伺服系统-3dB频带宽度。

　　频率响应带宽国标测试结果

　　可以说，频率响应带宽越快，伺服系统就可以对变化更快的指令实现及时响应，即使工业机器人的动作再复杂，也能及时响应，驱动机器人的每一个关节位置控制到位。

　　而影响频率响应带宽的因素有很多，像伺服驱动器或者控制系统参数、传动链的刚度或精度、传动间隙、负载惯量等都会对伺服系统的响应带宽产生影响。过去业内很多研究者由于缺乏测试装备，故只能通过加实际负载的测试来判断伺服系统及机器人的响应性能，属于定性分析，无法定量分析。因此国内的伺服系统目前在响应速度一块仍需加强，像一般的伺服电机，响应带宽最高只能做到几百Hz左右，比较优质的能做到1kHz;而国外的产品，如日系的安川、三菱、松下等，却在多年以前已突破2kHz的关卡。

　　针对机器人及伺服电机行业的用户需求，致远电子推出MPT混合型电机测试系统，面向伺服电机行业应用，可独家提供频率响应带宽、转速/扭矩控制响应等伺服电机前沿测试功能，满足国内外用户对于伺服电机产品的功能研究和产品研发需要，为中国的“智能制造”目标提供枪炮弹药。

　　《2015-2019年全球工业机器人伺服电机行业报告》显示，2013年开始，中国成为世界最大的工业机器人市场，2014年销量飙升到全球伺服电机销量的55%。预计到2019年，中国市场对伺服电机的需求将达到182000台。

　　工业机器人的快速增长已经在一定程度上刺激了伺服电机市场的发展。按Researchand Markets的测算，90%的工业机器人使用伺服电机，同时，每个工业机器人装配的伺服电机都是平均量，那么2014年中国所增加的对伺服电机的需求在231000台。而这个数字在2019年将有望达到737000台。

　　工业机器人需求量大幅增长 伺服电机将何去何从?

　　目前，在中国工业机器市场，85%的伺服电机是外资品牌，而本土企业，大多数仍处于研制试验阶段，几乎没有工业化的工业机器人伺服电机。

　　工业机器人与伺服电机的共存关系

　　伺服电机一般安装在机器人的“关节”处，机器人的关节驱动离不开伺服系统，关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所要使用的伺服电机的数量就越多。

　　机器人对关节驱动电机的要求非常严格，因而对电动伺服驱动系统的要求也很严格，主要有以下几个方面：

　　1.快速响应性，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好;

　　2.起动转矩惯量比大，在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转钜大，转动惯量小;

　　3.控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比，调速范围宽，能使用1000～10000的调速范围;

　　4.体积小、质量小、轴向尺寸短，以配合机器人的体形;

　　5.能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行。

　　另外，由于国产伺服电机有待升级，导致国产机器人发展困难。国产伺服电机目前的现状是，小的不小，大的不大!这个怎么理解呢?小功率伺服电机，小型化不行，普遍偏长，比如轻载机器人常用的200W和400W伺服电机，目前多摩川的TBL-imini系列伺服微电机、松下的A6、安川的Σ7电机短小精致。

　　反观国产伺服，普遍较长，外观粗糙。这在一些高档的应用上不行，尤其是在轻载6kg左右的桌面型机器人上，由于机器人手臂的安装空间非常狭小，对伺服电机的长度有严格要求。

　　其次是信号接插件的可靠性一直饱受诟病。国产伺服需要继续改进，而且接插件的小型化、高密度化也是趋势，与伺服电机本体的集成设计是个很好的做法，目前日系的伺服电机很多就是这样设计的，方便安装、调试、更换。 伺服电机的另一个核心技术是高精度的编码器，尤其机器人上用的多圈绝对值编码器，严重依赖进口。没有实现国产化，是制约我国高档伺服系统发展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。纵观日系伺服电机产品的更迭，都是伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级!

　　目前国内的伺服电机OEM厂家根据市场份额，大多是仿制日系伺服电机设计，功率多在3kw以内，以中小功率为多。而5.5-15kw的中大功率伺服没有，导致有些设备上的应用，由于没有一台大功率的伺服电机和驱动配套，而被迫放弃掉整个系统。

　　总结下来，日系伺服系统的发展模式是分层协同发展，整体性能优异，与日本的机器人发展很相似。在中国是做电机的做电机、做编码器的做编码器、做驱动的做驱动，没有协同联合，导致伺服电机和驱动系统整体性能难以做好。

　　其次是伺服系统缺失基础性研究，包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定。这些都需要机器人行业的核心零部件企业去完善。