盡管機器人或自動化設備所需多軸運動控制應用，無論在技術或產品市場可能已經相當成熟，但仍舊有重要趨勢會影響其未來的成長，包括供應制造商的整合后發(fā)表的新一代產品，或是擴展現(xiàn)有產品的組合等。盡管某些關鍵領域遇到了阻力，但基本面非常強勁，雖然2019年全球產業(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品仍會持續(xù)增長，預計在2023年將會超過150億美元。
目前全球運動控制產業(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%，但預計到2023年，市場將以3.3%的復合年成長率增加。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%。
而應用別方面，通用運動控制（GMC）產品市場大約占了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測較差（2018年占CNC運動產品銷售的85%以上），與CNC產品相關的市場比例，預估到2023年將略有下降（相對于GMC產品），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品市場預計在2023年將會超過150億美元。
伺服馬達技術趨于多元化應用
針對整合驅動器和多軸伺服驅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，預計復合年成長率分別為12.0%和7.2%;（亦即遠高于整個市場預測的3.3%的平均復合年成長率）。
如果從應用與技術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)勢在各領域都有不同的發(fā)展方向。
一、多軸伺服驅動器：朝向更節(jié)省空間的技術發(fā)展，有助于減少控制機構中運動控制部份所需的面積。
二、內建高整合驅動器的伺服馬達：受益于模塊化的概念，將會出現(xiàn)更多分散產品的趨勢。
三、分布式伺服驅動器：提供更靈活的分布式解決方案，可以與任何種類的線性，轉矩或伺服馬達配對。
四、采用單電纜技術的伺服馬達：同樣以節(jié)省成本和空間的技術為目標，期望能大幅度減少設備中的配線。
五、具有先進安全功能的伺服驅動器：安全法規(guī)愈來愈嚴苛，新產品比傳統(tǒng)標準伺服驅動器有更大的成長空間，預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應用的機器人，而其他領域應用機器人市場規(guī)模也正呈現(xiàn)快速的成長，例如非制造業(yè)中酒店、旅館的無人服務規(guī)劃，食品服務業(yè)人員的補充以及安全和清潔。
整個機器人的動作機構，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)更容易使用的產品，包括具有自動調整功能，可輕松進行復雜的控制調整；振動抑制技術可在短時間內定位，同時降低設備振動；安全控制技術可確保工作安全；網絡功能可提高生產效率等，是接下來發(fā)展的重點。
各技術突破發(fā)展更精進
振動控制
在自動調整中，幾乎所有的伺服馬達制造商都有自家的技術基礎，因此可以快速降低設備所產生的共振問題。有些的振動抑制技術采用低頻抑制算法，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／轉的高端產品，其中更可以發(fā)現(xiàn)有些伺服馬達已經具有3.5 kHz的速度頻率，和26位旋轉編碼器，透過這樣的高速伺服馬達產品，可以協(xié)助機器人開發(fā)工程師開發(fā)，大幅減少設定時間來達到提高工作效率，以及增加設備和系統(tǒng)的生產能力。
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)出內建放大器來驅動多達三軸的伺服馬達，而這樣的概念產品已經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測，通過測量伺服馬達的運行時間并預測故障，可以防止因為突然運轉停止而造成的設備故障，以及生產中斷。
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，并且縮減機構的尺寸。
因此在小型化和輕量化的目標下，直接提供伺服驅動器所需扭矩的直接驅動（Direct Drive；DD）馬達也開始成為市場的關心焦點。利用直接驅動縮開發(fā)伺服馬達的概念是利用磁體和線圈的設計來實現(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整體，并且規(guī)劃得更為緊湊，達到輕薄且結構簡單的目的，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動馬達，在馬達的中央部分安置兩個獨立的旋轉軸，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，控制面板可以設計的精簡一些。
應用在運動控制中，線性伺服馬達的發(fā)展趨勢一直是被關注的重點，與旋轉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加減速時發(fā)揮作用，這樣的架構非常適用于需要快速移動的小型設備。在線性伺服馬達中，具有高行程往復式線性致動器，通常用于半導體測試的設備中，目前有部分制造商正積極地開發(fā)能夠進行Z軸控制的產品。
運動控制用伺服馬達內建網絡通訊功能
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絡兼容性也開始被討論，這是因為隨著IoT、AI和可視化的需求，讓網絡連接的重要性越來越高，基于以太網技術的通訊技術已成產業(yè)的主流，因此可以看到越來越多的產品實現(xiàn)了1Gbps的通訊能力，此外還有特別令人感興趣的TSN技術，TSN技術可擴展以太網并無縫整合到工業(yè)網絡和IT網絡之中。目前市場上已經出現(xiàn)可以與CC-Link IE TSN兼容的伺服馬達。而其他網絡技術，包括MECHATROLINK等已開始支持TSN，并且越來越多的人認為網絡將很快成為運動控制用伺服馬達開發(fā)的主流。
另外，編碼器網絡標準也已經被發(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，對開放式編碼器網絡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，相信這方面的技術將會被積極討論，也會提出更多的新概念架構。
