一、什麼是伺服電機
伺服電機是一種能夠精確控制運動的電動設備，其運動軌跡可以根據輸入的指令進行精確的控制。伺服電機通常由電機、控制器和傳感器等組成，其作用是將電能轉化為機械能，實現精確的位移、速度和加速度控制。
20世紀70年代後期，伺服電機開始逐漸應用到工業領域。隨著數字化技術的發展，伺服電機的控制系統開始采用數字控制器（NC）和編程控制器（PLC），使伺服電機的控制更加智能化。並且，在材料科學、電機技術和控制算法等方面的不斷創新，使得伺服電機的精度、速度和可靠性得到瞭大幅度提高。2014年伺服電機市場規模25.3億元，到2022年我國伺服電機市場規模增長至69.04億元。
伺服電機相比傳統的電動馬達，優勢如下：
1、控制精度：伺服電機相對於電動馬達具有更高的控制精度，因為它們可以通過反饋系統實現更高的位置和速度控制。
2、響應速度：伺服電機的響應速度更快，因為它們具有更快的控制器和電機響應時間，這使得它們更適合用於需要快速響應和高動態性能的應用。
3、可靠性：伺服電機通常比電動馬達更可靠，因為它們具有更少的機械零件和更高的耐用性。
4、傳動效率：伺服電機通常比電動馬達更高效，因為它們可以在更寬的速度范圍內進行高效運行，並且可以通過控制器實現最佳的電流和電壓控制。
5、應用范圍：伺服電機主要用於需要精確控制和快速響應的場合，例如數控機床、工業機器人、自動化生產線等。而電動馬達則廣泛應用於風機、水泵、壓縮機、輸送帶等通用機械設備中。
二、伺服電機的應用領域
伺服電機在工業自動化、機器人、電子設備、醫療設備、航空航天等領域有廣泛的應用。例如，在工業自動化領域中，伺服電機可以用於實現高精度的定位、鉆孔、切割、裝配等操作，提高生產效率和產品質量。
在機器人領域中，伺服電機可以實現機器人的關節、手腕、臂等部分的運動控制，使機器人能夠準確完成各種動作。
三、伺服電機的成熟案例
工業自動化生產線上的伺服電機控制，可以實現高精度的定位和速度控制，提高生產效率；
醫用設備的伺服電機控制，可以實現高精度的操作和準確度，提高醫療質量；
航空航天領域的伺服電機控制，可以實現高精度、高速度的飛行控制和姿態調整，提高航空器的安全性和性能。
四、入門級伺服電機主要代表產品
中國伺服電機市場分為日系、歐美系、臺灣系和國產品牌四個陣營。日系品牌以松下、安川、三菱等為代表；歐美系品牌以西門子、施耐德、博世等為代表；臺灣品牌以臺達、東元等為代表；國產品牌以匯川技術、埃斯頓等為代表。
目前，國內的領先廠商包括匯川技術、埃斯頓、華中數控、英威騰等。其中匯川技術是國產伺服電機生產制造龍頭企業，2022年實現營業收入230.08億元，其中通用伺服系統銷售49.89 億元。
伺服電機的代表產品包括：Panasonic MINAS-A5系列交流伺服電機、Siemens Sinamics系列伺服電機、Rockwell Automation PowerFlex 700系列伺服電機等。主要參數包括電機功率、轉矩、速度范圍、控制方式等。
常見入門級伺服電機的主要參數和參考售價對比如下：
| 產品名稱 | 品牌 | 類型 | 電機功率 | 轉矩 | 速度范圍 | 控制方式 | 人民幣售價 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 中南大學伺服電機 | 中南大學 | 伺服電機 | 0.75KW | 1.2Nm | 0-3000rpm | PWM控制、位置控制、速度控制、加速度控制 | 12000-24000元 |
| 潔瑪伺服電機GM系列 | 潔瑪 | 伺服電機 | 0.2-1.5HP | 1.6-10.5Nm | 0-3000rpm | PWM控制、位置控制、速度控制、加速度控制 | 8000-20000元 |
| 臺達伺服電機ASD系列 | 臺達 | 伺服電機 | 0.2-2.2KW | 0.34-17.5Nm | 0-3000rpm | PWM控制、位置控制、速度控制、加速度控制 | 16000-35000元 |
| 安川伺服電機SGM系列 | 安川 | 伺服電機 | 0.4-15HP | 1.4-79Nm | 0-3000rpm | PWM控制、位置控制、速度控制、加速度控制 | 24000-80000元 |
| 公司名稱 | 伺服電機代表作品 | 核心參數 | 售賣價格 |
|---|---|---|---|
| 匯川技術 | MA860H | 額定功率：800W | ¥14,000 |
| MA103H | 額定功率：1000W | ¥17,000 | |
| 埃斯頓 | ALS-3020 | 額定功率：200W | ¥7,000 |
| ALS-5040 | 額定功率：400W | ¥12,000 | |
| 信捷 | XM系列 | 額定功率：100W – 500W | ¥9,000 – ¥25,000 |
| 臺達 | AS系列 | 額定功率：100W – 500W | ¥12,000 – ¥35,000 |
| 華中數控 | HH系列 | 額定功率：200W – 1000W | ¥8,000 – ¥28,000 |
| 英威騰 | IVT系列 | 額定功率：200W – 500W | ¥9,000 – ¥22,000 |
五、小米Cyber Gear伺服電機轟動發佈
8月14日晚，小米創始人、CEO雷軍進行瞭2023年的重磅年度演講，雷軍發佈機器狗鐵蛋2（CyberDog第二代），定價 12999 元，AI 自主學習模擬 3 萬隻機器狗並行訓練，支持手勢互動、語音控制、人臉識別、AIoT 聯動、融合跟隨避障，總算力達到瞭 21TOPS；搭載 12 個 CyberGear 微電機，采用 AI 自研平衡動態算法、AI 多模態融合感知決策系統，奔跑速度 1.6m/s，雷軍稱其“比狗更狗”。
同時CyberGear 微電機面向行業開售，定價 499 元。可謂小米直接掀瞭“伺服電機桌子”，當晚工業圈裡就“炸窩”瞭。
CyberDog2總共使用12個伺服電機，市面上純電機（不包含電控、減速器）單個價格2000元，小米用瞭兩年自研CyberGear微電機。該微電機單個售價499元，重317g，額定扭矩4N.m，最大扭矩12N·m，扭矩密度37.85N·m/Kg，力矩控制精度±0.2N.m@＜3N.m，±0.4N.m@＜8N.m，±5%@≤12N.m，0-90%峰值扭矩響應時間20ms。
六、伺服電機的創新應用
伺服電機在傢用和民用領域有很多創新應用，以下是幾個例子：
1、自動窗簾： 伺服電機可以用來驅動自動窗簾的軌道，通過配合光線感應器，能夠在日出和日落時自動開啟和關閉窗簾，提供智能化的生活體驗。
2、自動門： 伺服電機可以用來驅動自動門的開合，能夠實現自動識別、開啟和關閉，提高瞭便利性和安全性。
3、智能傢居： 伺服電機可以作為智能傢居系統的一部分，與其他設備進行聯動和自動化控制，例如，可以通過手機APP或者語音控制電器的開關，溫度的調節等。
4、娛樂設備： 伺服電機可以用來驅動遊戲桿、搖桿等設備，提供更加逼真的遊戲體驗。
5、無人機： 伺服電機可以用來驅動無人機的飛行和拍攝，提供更加穩定和精確的飛行控制。
6、傢用機器人： 伺服電機可以用來驅動傢用機器人的運動和執行各種傢務任務，提高生活質量和效率。
七、結語
我們會不會被AI取代？這是人類自古以來一直在思考的問題。相信小米發佈的499元Cyber Gear伺服電機，將影響微電機行業，推動AI技術在工業領域的應用，乃至下放至個人傢用市場，服務我們的日常生活。
