盡管機器人或自動化設(shè)備所需多軸運動控制應(yīng)用，無論在技術(shù)或產(chǎn)品市場可能已經(jīng)相當成熟，但仍舊有重要趨勢會影響其未來的成長，包括供應(yīng)制造商的整合后發(fā)表的新一代產(chǎn)品，或是擴展現(xiàn)有產(chǎn)品的組合等。盡管某些關(guān)鍵領(lǐng)域遇到了阻力，但基本面非常強勁，雖然2019年全球產(chǎn)業(yè)的變化造成市場規(guī)模呈現(xiàn)小幅下降（-3.8%），相信接下來運動控制產(chǎn)品仍會持續(xù)增長，預(yù)計在2023年將會超過150億美元。

目前全球運動控制產(chǎn)業(yè)的一個概況。根據(jù)統(tǒng)計，全球運動控制市場規(guī)模將從2018年的128億美元到2023年時增長至150億美元以上。盡管2019年下降了4%，但預(yù)計到2023年，市場將以3.3%的復(fù)合年成長率增加。在區(qū)域的部分，2019年美洲地區(qū)占整體市場的20%，亞太地區(qū)占46%，歐洲、中東和非洲地區(qū)共占34%。

而應(yīng)用別方面，通用運動控制（GMC）產(chǎn)品市場大約占了2018年總市場的2/3，而CNC占1/3。由于未來5年機床的整體性能預(yù)測較差（2018年占CNC運動產(chǎn)品銷售的85%以上），與CNC產(chǎn)品相關(guān)的市場比例，預(yù)估到2023年將略有下降（相對于GMC產(chǎn)品），約占總收入的30%。金屬切削機床是迄今為止最大的單一類別市場，其次是包括半導(dǎo)體、電子機械、包裝機械和工業(yè)機器人等。

機器人用運動控制產(chǎn)品市場預(yù)計在2023年將會超過150億美元。

伺服馬達技術(shù)趨于多元化應(yīng)用

針對整合驅(qū)動器和多軸伺服驅(qū)動器不可或缺的伺服馬達，盡管在2018年市場相對較小，但接下來將會呈現(xiàn)高于平均水平的增長，預(yù)計復(fù)合年成長率分別為12.0%和7.2%;（亦即遠高于整個市場預(yù)測的3.3%的平均復(fù)合年成長率）。

如果從應(yīng)用與技術(shù)趨勢來看運動控制不可或缺的重要零組件之一的伺服馬達，可以發(fā)現(xiàn)其發(fā)展態(tài)勢在各領(lǐng)域都有不同的發(fā)展方向。

一、多軸伺服驅(qū)動器：朝向更節(jié)省空間的技術(shù)發(fā)展，有助于減少控制機構(gòu)中運動控制部份所需的面積。

二、內(nèi)建高整合驅(qū)動器的伺服馬達：受益于模塊化的概念，將會出現(xiàn)更多分散產(chǎn)品的趨勢。

三、分布式伺服驅(qū)動器：提供更靈活的分布式解決方案，可以與任何種類的線性，轉(zhuǎn)矩或伺服馬達配對。

四、采用單電纜技術(shù)的伺服馬達：同樣以節(jié)省成本和空間的技術(shù)為目標，期望能大幅度減少設(shè)備中的配線。

五、具有先進安全功能的伺服驅(qū)動器：安全法規(guī)愈來愈嚴苛，新產(chǎn)品比傳統(tǒng)標準伺服驅(qū)動器有更大的成長空間，預(yù)計市場將會快速的提升2倍以上。

伺服馬達將發(fā)展出更容易使用的產(chǎn)品方案

在面對勞動力短缺和人工成本不斷的上升，工廠對自動化投資的意愿，不僅僅只是提高而已，更是呈現(xiàn)大幅度增加。這樣的背景下，也帶動了自動化生產(chǎn)應(yīng)用的機器人，而其他領(lǐng)域應(yīng)用機器人市場規(guī)模也正呈現(xiàn)快速的成長，例如非制造業(yè)中酒店、旅館的無人服務(wù)規(guī)劃，食品服務(wù)業(yè)人員的補充以及安全和清潔。

整個機器人的動作機構(gòu)，可以說由伺服馬達和傳感器組成，機器人的市場成長率幾乎與伺服馬達的成長率成正比，因此機器人在推動伺服馬達市場擴展中，扮演著重要相當重要角色。

在如此龐大的市場中，伺服馬達制造商正朝向開發(fā)更容易使用的產(chǎn)品，包括具有自動調(diào)整功能，可輕松進行復(fù)雜的控制調(diào)整；振動抑制技術(shù)可在短時間內(nèi)定位，同時降低設(shè)備振動；安全控制技術(shù)可確保工作安全；網(wǎng)絡(luò)功能可提高生產(chǎn)效率等，是接下來發(fā)展的重點。

各技術(shù)突破發(fā)展更精進

振動控制

在自動調(diào)整中，幾乎所有的伺服馬達制造商都有自家的技術(shù)基礎(chǔ)，因此可以快速降低設(shè)備所產(chǎn)生的共振問題。有些的振動抑制技術(shù)采用低頻抑制算法，該算法不僅可以抑制主機所造成的殘留振動，而且還可以抑制機器人臂尖的振動，從而可以進行更高精度的調(diào)整。

高速運動

對于高速的要求，目前市場上已有制造商提供超過6700萬脈沖／轉(zhuǎn)的高端產(chǎn)品，其中更可以發(fā)現(xiàn)有些伺服馬達已經(jīng)具有3.5 kHz的速度頻率，和26位旋轉(zhuǎn)編碼器，透過這樣的高速伺服馬達產(chǎn)品，可以協(xié)助機器人開發(fā)工程師開發(fā)，大幅減少設(shè)定時間來達到提高工作效率，以及增加設(shè)備和系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

雙自由度控制系統(tǒng)

在伺服馬達控制中，有增強指令反應(yīng)特性的前饋（Feed Forward；FF）功能，和增強干擾抑制特性的反饋（Feed Back；FB）控制，不過一般來說，F(xiàn)F控制和FB控制完全分開，因此使用了雙自由度控制系統(tǒng)（2 DOF control system）的伺服馬達。

將兩個控制組件完全分開的架構(gòu)下，可以達到更高速度和更高精度的電機控制。例如可以抑制電子組件封裝設(shè)備中，組件取放臂尖的振動，更可進一步的實現(xiàn)高速作動節(jié)奏。而應(yīng)用在金屬加工機可以減少摩擦和粘性的影響，并實現(xiàn)平滑切割表面的高精度加工等。

另有制造商開發(fā)出內(nèi)建放大器來驅(qū)動多達三軸的伺服馬達，而這樣的概念產(chǎn)品已經(jīng)越來越受機器人工程師的歡迎。此外，也可以透過放大器的診斷功能進行伺服馬達的故障預(yù)測，通過測量伺服馬達的運行時間并預(yù)測故障，可以防止因為突然運轉(zhuǎn)停止而造成的設(shè)備故障，以及生產(chǎn)中斷。

易于使用已成為伺服馬達的研發(fā)重點

作為小型化的一部分，已經(jīng)可以利用單一連接器來連接電源和訊號，達到減小連接器的空間，并且縮減機構(gòu)的尺寸。

因此在小型化和輕量化的目標下，直接提供伺服驅(qū)動器所需扭矩的直接驅(qū)動（Direct Drive；DD）馬達也開始成為市場的關(guān)心焦點。利用直接驅(qū)動縮開發(fā)伺服馬達的概念是利用磁體和線圈的設(shè)計來實現(xiàn)薄型化，以及提高扭矩密度的能力，并且對編碼器進行改良以簡化機構(gòu)整體，并且規(guī)劃得更為緊湊，達到輕薄且結(jié)構(gòu)簡單的目的，同時，還減少故障的發(fā)生，達到降低成本和節(jié)省電力的優(yōu)勢。利用兩軸來完成得直接驅(qū)動馬達，在馬達的中央部分安置兩個獨立的旋轉(zhuǎn)軸，可以同時執(zhí)行不同的作動，這對于機器人的搬運非常有效，如果能再使用雙軸放大器的話，控制面板可以設(shè)計的精簡一些。

應(yīng)用在運動控制中，線性伺服馬達的發(fā)展趨勢一直是被關(guān)注的重點，與旋轉(zhuǎn)伺服馬達和滾珠絲杠的組合相比，線性伺服馬達的推力要大上許多，并且可以在短行程運動中重復(fù)加減速時發(fā)揮作用，這樣的架構(gòu)非常適用于需要快速移動的小型設(shè)備。在線性伺服馬達中，具有高行程往復(fù)式線性致動器，通常用于半導(dǎo)體測試的設(shè)備中，目前有部分制造商正積極地開發(fā)能夠進行Z軸控制的產(chǎn)品。

運動控制用伺服馬達內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)通訊功能

面對工業(yè)4.0的潮流與IoT的發(fā)展趨勢，伺服馬達中控制器和伺服放大器之間的網(wǎng)絡(luò)兼容性也開始被討論，這是因為隨著IoT、AI和可視化的需求，讓網(wǎng)絡(luò)連接的重要性越來越高，基于以太網(wǎng)技術(shù)的通訊技術(shù)已成產(chǎn)業(yè)的主流，因此可以看到越來越多的產(chǎn)品實現(xiàn)了1Gbps的通訊能力，此外還有特別令人感興趣的TSN技術(shù)，TSN技術(shù)可擴展以太網(wǎng)并無縫整合到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和IT網(wǎng)絡(luò)之中。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)可以與CC-Link IE TSN兼容的伺服馬達。而其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括MECHATROLINK等已開始支持TSN，并且越來越多的人認為網(wǎng)絡(luò)將很快成為運動控制用伺服馬達開發(fā)的主流。

另外，編碼器網(wǎng)絡(luò)標準也已經(jīng)被發(fā)表討論，雖然同一制造商的伺服馬達和伺服放大器之間的相互連接通訊并沒有什么問題，但是隨著不同制造商的伺服馬達和放大器之間的連接不斷增加，對開放式編碼器網(wǎng)絡(luò)的需求正在不斷增長。在編碼器信息傳遞將會成為伺服馬達生命線的態(tài)勢下，相信這方面的技術(shù)將會被積極討論，也會提出更多的新概念架構(gòu)。