如何提升机器人伺服电机的响应性能

如何提升机器人伺服电机的响应性能：

  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。

  其中一个很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。

  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管理系统参数、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一定的影响。过去业内很多研究者由于缺乏测试装备，故只可以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客户的真实需求，致远电子推出MPT混合型电机检测系统，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制需要，为中国的“人机一体化智能系统”目标提供枪炮弹药。

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