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從研發(fā)角度盤點(diǎn)知名SCARA機(jī)器人
來源: | 作者:kswpte | 發(fā)布時間: 2017-12-25 | 14998 次瀏覽 | 分享到:
        要問2017年什么機(jī)器人最火，那當(dāng)然非SCARA機(jī)器人莫屬。除了得益于3C行業(yè)、新能源行業(yè)的爆發(fā)，SCARA機(jī)器人以其高速、高精度、高性價比的特點(diǎn)倍受市場歡迎。因此，16和17年，SCARA的出貨量非常巨大，想分這塊大蛋糕的廠家也如雨后春筍，價格戰(zhàn)更是非常慘烈！今天，我們從機(jī)器人研發(fā)工程師的角度，來盤點(diǎn)一下，在SCARA機(jī)器人中，有哪些值得我們的關(guān)注的產(chǎn)品。

全球第一臺直驅(qū)的SCARA機(jī)器人


       1984年，世界上第一臺直驅(qū)的SCARA機(jī)器人——AdeptOne在Adept誕生。所謂直驅(qū)，就是電機(jī)直接驅(qū)動手臂，省去了中間的齒輪或鏈條等傳動機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是，沒有了傳動系統(tǒng)造成的摩擦、齒隙和低剛度等弱點(diǎn)，提高了響應(yīng)速度和精度。這在當(dāng)時名噪一時。然而，直驅(qū)的缺點(diǎn)也是顯而易見的。首先，是體積，由于要提供很大的力矩，所以機(jī)器人的電機(jī)體積都特別大；其次，由于是高剛性的傳動，所以末端的振動很容易傳遍機(jī)器人全身，簡單地說，你在末端敲一下，電機(jī)馬上就感覺到了，需要馬上進(jìn)行調(diào)整，所以可能整個機(jī)器人都會抖起來。而且實(shí)際上伺服電機(jī)是停不下來的。如果你在伺服電機(jī)上電之后仔細(xì)去觀察電機(jī)的編碼器的數(shù)值的話，你會發(fā)現(xiàn)這個數(shù)值并不是穩(wěn)定的，而是會在正負(fù)一個脈沖在那里跳來跳去，這是因?yàn)樗诓煌５匚⒄{(diào)自己的位置，而不是像步進(jìn)電機(jī)一樣，步進(jìn)步進(jìn)，就是我給你多少個脈沖你就走多少步然后停下來不動了。所以臂長短還看不出來，臂長一長，那你就會看到機(jī)器人會一直在那里抖，停不下來的。平時我們看不到，是因?yàn)榧恿藴p速機(jī)，減速機(jī)內(nèi)部微小的間隙和柔性平衡了這個間隙，所以末端感覺不出來。 隨著機(jī)器人的發(fā)展，AdeptOne很快也退出舞臺了，不過他的影響還是很深遠(yuǎn)的。
曾經(jīng)全球最快的SCARA

      前面我們講了AdeptOne有很多硬傷，傻大笨粗，所以后來Adept又推出另一款桌面型的SCARA——Cobra。為什么叫Cobra（眼鏡蛇）呢，這其實(shí)跟SCARA的外觀設(shè)計(jì)有關(guān)。在Cobra之前，SCARA的J2、J3、J4軸的電機(jī)布局一般是下面這種直線式分布。
然而，Cobra的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過仿真計(jì)算，找到了新的布局。如下面所示，讓三個電機(jī)呈三角形分布。這樣布局的好處是，電機(jī)更靠后，重心收回來了，慣量更小了，機(jī)器人自然也更快了。
然而，Cobra的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過仿真計(jì)算，找到了新的布局。如下面所示，讓三個電機(jī)呈三角形分布。這樣布局的好處是，電機(jī)更靠后，重心收回來了，慣量更小了，機(jī)器人自然也更快了。

由于這樣的布局，使得二關(guān)節(jié)看起來有點(diǎn)像三角形一樣，有點(diǎn)像眼鏡蛇，所以他們就給這個SCARA取名為Cobra。這樣的布局出來之后是一鳴驚人的，當(dāng)年Adept放出Cobra的宣傳視頻，一個吸彈珠的視頻，很多人都認(rèn)為Adept是加速了的，因?yàn)閷?shí)在太快了。即使是這么多年過去了，這個視頻在現(xiàn)在看來依然是不可思議的，至今能超越的人也不多，是一個里程碑式的產(chǎn)品。


SCARA行業(yè)的武林盟主

講完了SCARA的前輩，要講回現(xiàn)實(shí)中的武林盟主了。在SCARA廠家中，有且只有一個武林盟主，就是大名鼎鼎的EPSON。EPSON長期占據(jù)著SCARA機(jī)器人的大部分市場，最早是設(shè)計(jì)給自家工廠裝配手表，后來成熟了就單獨(dú)作為產(chǎn)品推向市場，從此天雷滾滾，長期霸占武林盟主的地位就是不退休。

        EPSON的SCARA種類是業(yè)界最全的，從長到短，從大到小，從輕到重，從正裝到倒裝，無所不有，滿足所有的應(yīng)用。而且，EPSON把SCARA的性價比可以說做到了極致，工業(yè)設(shè)計(jì)方面相對其他廠家會比較簡潔，以實(shí)用為第一準(zhǔn)則。因所使用的電機(jī)、減速機(jī)、絲桿全部是從日本本土采購，簡直白菜價，所以其主打產(chǎn)品在中國的最低售價可以非常低，幾乎是國產(chǎn)品牌的成本價。所以盟主一聲令下，降價，SCARA界就得死一批人。這也是為什么價格戰(zhàn)這么慘烈，為了壓縮成本，國產(chǎn)品牌當(dāng)然要尋找本土關(guān)鍵零部件，更有甚者是只問低價，不管性能，價格做得非常非常低，不過這樣的機(jī)器人，誰用誰知道。

                                                                                               最快的SCARA

       Staubli的這款TP80是我們目前知道的最快的SCARA，一分鐘可以抓取200次以上，秒殺其他所有品牌，特別是一般的SCARA只能做小范圍的高速運(yùn)動，一旦距離比較長，SCARA可以需要換手，而左右手換手的時候慣量太大，一般機(jī)器人都需要降速，而Staubli是直接高速甩過去，所以他不僅短距離節(jié)拍很快，長距離的節(jié)拍也非常高，往尖莫及。另外，工業(yè)設(shè)計(jì)也做得非常好，非常有科技感。  不過呢，高手也有弱點(diǎn)。這款SCARA并不是通用的SCARA，是有不少應(yīng)用限制。首先，額定負(fù)載只有0.5KG，最大負(fù)載1KG（額定負(fù)載是指在這個負(fù)載下你可以全速跑，超過這個負(fù)載速度會有相應(yīng)的降低），這也是它會如此之快的原因，完全輕量化的設(shè)計(jì)。其次，由于獨(dú)特的設(shè)計(jì)，J2軸電機(jī)拉回了基座里面，降低了前面的重量，但是J2軸的設(shè)計(jì)就變得復(fù)雜很多了，電機(jī)功率也增大了，這直接影響了生產(chǎn)難度和成本，因?yàn)檫@一款的售價也是桿桿的，而且產(chǎn)量也不高，因?yàn)檠b配實(shí)在太難了。另外，由于臂長達(dá)到了800mm，這款機(jī)器人的重復(fù)定位精度降到了0.05mm，這也決定了它只合適于做輕量、中精度的分揀動作。不過不管怎樣，這款SCARA也的確讓人眼光一亮。非常典型的工業(yè)精品。
最漂亮的SCARA

      2015年在日本IREX展上第一次看到這一款機(jī)器人就被深深吸引住，實(shí)在太漂亮了。這絕對是見過的最漂亮的SCARA，沒有之一。整個造型看起來非常簡潔，但是線條非常順暢，非常好看。盡管暫時不知道實(shí)際性能如果，當(dāng)時在展會上沒有看到高速跑，可能是出于安全原因，但是光是這個外形就足以迷倒眾多客戶。目前在中國似乎還沒有開賣，暫時不知性價比如何。
全球第一款無控制柜的SCARA

這是李群在2013年發(fā)布的一款產(chǎn)品，這款產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是沒有外置的電控柜。一般來說，機(jī)器人會分為兩個部分——機(jī)械本體和電控柜。而李群的理念是把電控柜整個塞到了機(jī)器人基座里，這樣一來，把機(jī)器人一放，只要一條小細(xì)的電源線纜就可以上電，省了很多麻煩。 

 不過呢，客觀來說，正是由于電控柜整個塞里了基座里，盡管李群的控制系統(tǒng)已經(jīng)非常小，但是放到SCARA的基座里還是讓基座看起來比一般SCARA要高一些。這在一定程度上會影響到客戶的機(jī)臺設(shè)計(jì)，需要把機(jī)器人底座根據(jù)工況做低一些。這也是這款產(chǎn)品小小瑕疵。不過呢，隨著QKM新一代控制系統(tǒng)的面世，體積會進(jìn)一步壓縮，高度會有顯著和降低。

全球第二款無控制柜的SCARA

      今年，EPSON發(fā)布了他們的首款驅(qū)控一體的機(jī)器人T3系統(tǒng)，也把電控柜塞到了基座里面。也和李群不同的是，這款機(jī)器人采用的是比較新穎的低壓電機(jī)，這會使得控制系統(tǒng)更小，成本更低，但隨之犧牲的是速度和精度，比同規(guī)格的LS3要降一個檔次，這可謂EPSON針對中國和3C行業(yè)的高性（qi）價（gai）比（ban）款。

最多變的SCARA

柯馬的SCARA機(jī)器人簡直就是SCARA界的變形金剛。創(chuàng)（sang）意（xin）十（bing）足（kuang）地把不同臂長、正裝倒裝、臂裝幾種不同類型的SCARA設(shè)計(jì)成由相同的模塊去拼裝?？蛻粝朐趺磽Q就怎么換。

                                                                                                 最新款的SCARA

SCARA今年這么火爆，作為四大家族之一的FANUC也不甘寂寞，上周就發(fā)布了他們的第一款SCARA機(jī)器人。設(shè)計(jì)上呢，這款SCARA還是延續(xù)了FANUC一慣的小黃人設(shè)計(jì)，配色也挺不錯。性能方面目前知道得不多，不過呢，從圖片和介紹上留意到這款產(chǎn)品有兩個特點(diǎn)。

第一，機(jī)器人本體上的線纜似乎不是采用了常見的波紋管去走線，而好像是采用了定制的一體化線纜。這是最近最新的設(shè)計(jì)想法，這樣設(shè)計(jì)的好處是作線工藝會好很多，線纜由供應(yīng)商定制來料，對工人要求低了。

        第二，隨著這款機(jī)器人的發(fā)布，F(xiàn)ANUC同時推出一另一個理念，就是虛擬示教器概念。意思是說，拋棄傳統(tǒng)的示教器，轉(zhuǎn)而在網(wǎng)頁上進(jìn)行示教，而網(wǎng)頁的載體可以是PC，可以是平板，也可以是手機(jī)。  

好了，對SCARA的盤點(diǎn)就到這此為止了。更多精彩，敬請期待。

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