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要問(wèn)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(jià)比的特點(diǎn)倍受市場(chǎng)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(jià)格戰(zhàn)更是非常慘烈！,！以前也有文章盤(pán)點(diǎn)過(guò)SCARA機(jī)器人,，但都不過(guò)是講廠家、出貨量或者一些來(lái)自廠家的宣傳語(yǔ)而已,，外行人看看就算了,，對(duì)行內(nèi)人來(lái)說(shuō)，實(shí)在沒(méi)有什么看點(diǎn),。今天,，我們就從機(jī)器人研發(fā)工程師的角度，來(lái)盤(pán)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。講得好,，點(diǎn)個(gè)贊,，轉(zhuǎn)發(fā)給有需要的人，講得不好,，就一笑置之哈,。 全球第一臺(tái)直驅(qū)的SCARA機(jī)器人
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' X: y9 t# b j9 A. t; w4 b+ v* [ 1984年，世界上第一臺(tái)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(dòng)手臂，省去了中間的齒輪或鏈條等傳動(dòng)機(jī)構(gòu),。優(yōu)點(diǎn)是,，沒(méi)有了傳動(dòng)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(shí)名噪一時(shí),。然而,，直驅(qū)的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)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(dòng),，所以末端的振動(dòng)很容易傳遍機(jī)器人全身,，簡(jiǎn)單地說(shuō)，你在末端敲一下,，電機(jī)馬上就感覺(jué)到了,，需要馬上進(jìn)行調(diào)整，所以可能整個(gè)機(jī)器人都會(huì)抖起來(lái),。 而且實(shí)際上伺服電機(jī)是停不下來(lái)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(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)值并不是穩(wěn)定的,，而是會(huì)在正負(fù)一個(gè)脈沖在那里跳來(lái)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(gè)脈沖你就走多少步然后停下來(lái)不動(dòng)了。所以臂長(zhǎng)短還看不出來(lái),，臂長(zhǎng)一長(zhǎng),，那你就會(huì)看到機(jī)器人會(huì)一直在那里抖，停不下來(lái)的,。平時(shí)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(gè)間隙,，所以末端感覺(jué)不出來(lái),。& r7 k G M) v# G" X
隨著機(jī)器人的發(fā)展,，AdeptOne很快也退出舞臺(tái)了,，不過(guò)他的影響還是很深遠(yuǎn)的。 曾經(jīng)全球最快的SCARA . x. k! J* ]8 a) w, l0 P( d' J
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前面我們講了AdeptOne有很多硬傷,，傻大笨粗,，所以后來(lái)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)（據(jù)說(shuō)只有兩個(gè)人~~~~人家的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)![]() ）通過(guò)仿真計(jì)算,，找到了新的布局,。如下面所示，讓三個(gè)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(lái)了,，慣量更小了,，機(jī)器人自然也更快了。- Q* f5 g0 ?; w* p0 B
由于這樣的布局,，使得二關(guān)節(jié)看起來(lái)有點(diǎn)像三角形一樣,，有點(diǎn)像眼鏡蛇，所以他們就給這個(gè)SCARA取名為Cobra,。 這樣的布局出來(lái)之后是一鳴驚人的,，當(dāng)年Adept放出Cobra的宣傳視頻，一個(gè)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(guò)去了,，這個(gè)視頻在現(xiàn)在看來(lái)依然是不可思議的,，至今能超越的人也不多，是一個(gè)里程碑式的產(chǎn)品,。 ' y+ w% j. f7 r
SCARA行業(yè)的武林盟主
; Y3 e8 w* a; K0 Z8 l' |7 n1 F1 b 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(gè)武林盟主,，就是大名鼎鼎的EPSON。EPSON長(zhǎng)期占據(jù)著SCARA機(jī)器人的大部分市場(chǎng),，最早是設(shè)計(jì)給自家工廠裝配手表,，后來(lái)成熟了就單獨(dú)作為產(chǎn)品推向市場(chǎng)，從此天雷滾滾,，長(zhǎng)期霸占武林盟主的地位就是不退休,。 EPSON的SCARA種類(lèi)是業(yè)界最全的,，從長(zhǎng)到短，從大到小,，從輕到重,，從正裝到倒裝，無(wú)所不有,，滿足所有的應(yīng)用,。而且，EPSON把SCARA的性價(jià)比可以說(shuō)做到了極致,，工業(yè)設(shè)計(jì)方面相對(duì)其他廠家會(huì)比較簡(jiǎn)潔（我只能這么斯文地說(shuō)![]() ）,，以實(shí)用為第一準(zhǔn)則。也有個(gè)別產(chǎn)品就有點(diǎn)不走心（后面有槽點(diǎn)）,。但是人家是盟主啊,，盟主有定價(jià)權(quán)，再加上所使用的電機(jī),、減速機(jī),、絲桿全部是從日本本土采購(gòu)，簡(jiǎn)直白菜價(jià),，所以其主打產(chǎn)品在中國(guó)的最低售價(jià)可以非常低,，幾乎是國(guó)產(chǎn)品牌的成本價(jià)。所以盟主一聲令下,，降價(jià),，SCARA界就得死一批人。這也是為什么價(jià)格戰(zhàn)這么慘烈,，為了壓縮成本,，國(guó)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(wèn)低價(jià),，不管性能,，價(jià)格做得非常非常低，不過(guò)這樣的機(jī)器人,，誰(shuí)用誰(shuí)知道,。 最快的SCARA . V1 Z n% `$ o, M6 V# X* k
Staubli的這款TP80是我目前知道的最快的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(dòng)，一旦距離比較長(zhǎng),，SCARA可以需要換手（自己去百度）,，而左右手換手的時(shí)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(guò)去,，所以他不僅短距離節(jié)拍很快，長(zhǎng)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(guò)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(gè)負(fù)載下你可以全速跑，超過(guò)這個(gè)負(fù)載速度會(huì)有相應(yīng)的降低）,，這也是它會(huì)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(jià)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(zhǎng)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(dòng)作。不過(guò)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展上我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(duì)是我見(jiàn)過(guò)的最漂亮的SCARA，沒(méi)有之一,。整個(gè)造型看起來(lái)非常簡(jiǎn)潔,，但是線條非常順暢,，非常好看。盡管暫時(shí)不知道實(shí)際性能如果,，當(dāng)時(shí)在展會(huì)上沒(méi)有看到高速跑,，可能是出于安全原因，但是光是這個(gè)外形就足以迷倒眾多客戶,。目前在中國(guó)似乎還沒(méi)有開(kāi)賣(mài),，暫時(shí)不知性價(jià)比如何。 全球第一款無(wú)控制柜的SCARA 這是李群在2013年發(fā)布的一款產(chǎn)品,。在性能上面,，這款機(jī)器人主要對(duì)標(biāo)國(guó)外一線品牌，性能上僅僅是追求持平,，而且并不只是宣傳上的持平,，作為見(jiàn)證者，后面我們會(huì)講這款機(jī)器人的性能參數(shù)是怎樣一項(xiàng)一項(xiàng)測(cè)試通過(guò)的,。而正是由于對(duì)每一個(gè)參數(shù)的認(rèn)真負(fù)責(zé),，這款機(jī)器人的研發(fā)周期居然長(zhǎng)達(dá)兩年。這對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是不可思議的,。 這個(gè)先不廢話,。這款產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是沒(méi)有外置的電控柜。一般來(lái)說(shuō),，機(jī)器人會(huì)分為兩個(gè)部分——機(jī)械本體和電控柜,。這會(huì)有不少麻煩，首先,，一般電控柜的體積一般會(huì)比較大,，比較占空間，其次,，一般電控柜的防護(hù)等級(jí)都比較低,，一般只有IP31（不知什么是IP等級(jí)的請(qǐng)自行百度），而機(jī)器人可以做到P65,，這就意味著如果機(jī)器人放到一個(gè)需要IP65的環(huán)境,，那就需要額外對(duì)電控柜進(jìn)行防護(hù)，另外,，機(jī)器人與電控柜之間有兩條很粗的線纜,，一條動(dòng)力線，一條通訊線纜,，這兩條線纜一般都是定制,，想要做好可是非常容易，特別是干擾這一塊,，線纜越長(zhǎng),，防護(hù)越難,。而李群的理念是把電控柜整個(gè)塞到了機(jī)器人基座里，這樣一來(lái),，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(guò)呢，客觀來(lái)說(shuō),，正是由于電控柜整個(gè)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(lái)比一般SCARA要高一些,。這在一定程度上會(huì)影響到客戶的機(jī)臺(tái)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(guò)呢,，隨著QKM新一代控制系統(tǒng)的面世，體積會(huì)進(jìn)一步壓縮,，高度會(huì)有顯著和降低,。 全球第二款無(wú)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(huì)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(gè)檔次,，這可謂EPSON針對(duì)中國(guó)和3C行業(yè)的高性（qi）價(jià)（gai）比（ban）款。
/ \* ~* _* Q! e+ _: H1 T 性能這方面先不說(shuō),，在低壓電機(jī)中,，這個(gè)性能還是相當(dāng)不錯(cuò)的，這款機(jī)器人最大的槽點(diǎn)是它的工業(yè)設(shè)計(jì),。當(dāng)時(shí)看到這款機(jī)器人時(shí),，我的內(nèi)心是崩潰的，這是什么鬼,，我們的武林盟主怎么了,，這工業(yè)設(shè)計(jì)也太不走心了，這不就是在LS3上面放一個(gè)鐵柜嗎,？武林盟主沒(méi)錢(qián)出糧所以手下偷懶嗎,？這實(shí)在不像我們千人景仰的行業(yè)城主�,。�,！太傷我幼小的心靈了,。 最多變的SCARA 柯馬的SCARA機(jī)器人簡(jiǎn)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(zhǎng),、正裝倒裝,、臂裝幾種不同類(lèi)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,。對(duì)于這款機(jī)器人的性能目前暫時(shí)不是特別清楚，不過(guò)通過(guò)在中間加一個(gè)延長(zhǎng)桿的方式去改變臂長(zhǎng)的方式個(gè)人是不太認(rèn)同,，因?yàn)闄C(jī)器人高速跑起來(lái)的時(shí)候,，一關(guān)節(jié)不停的做高速回來(lái)擺動(dòng)，強(qiáng)度跟剛度都要比較好,，把一關(guān)節(jié)分成了三段然后會(huì)螺釘鎖起來(lái),，會(huì)降低剛度，有可能會(huì)導(dǎo)致震動(dòng)發(fā)現(xiàn),。當(dāng)然這只是我個(gè)人從技術(shù)角度YY,，也許柯馬已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題。 F3 M9 U1 q H9 ^: I+ q
不過(guò)呢,，必須要肯定的是,，這種一套模塊通用不同類(lèi)型的機(jī)器人的理念確實(shí)挺有創(chuàng)意，而且柯馬以前的主要行業(yè)都是汽車(chē)行業(yè),，機(jī)器人都中大型的六軸,，配色都是紅色，工業(yè)設(shè)計(jì)比較一般,，相同規(guī)格的機(jī)器人要厚重不大,，略顯笨重。最近幾年引入了黑銀色,，工業(yè)設(shè)計(jì)上明顯走了高富帥路線,，好看了很多。 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(cuò)。性能方面目前知道得不多，不過(guò)呢,，我從圖片和介紹上留意到這款產(chǎn)品有兩個(gè)特點(diǎn),。 第一，機(jī)器人本體上的線纜似乎不是采用了常見(jiàn)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(huì)好很多,，線纜由供應(yīng)商定制來(lái)料,，對(duì)工人要求低了。但是呢,，這種設(shè)計(jì)也有一些缺點(diǎn),，首先當(dāng)然是成本，定制這樣的線纜的成本可不是蓋的,，因?yàn)榫�與線之間是要做屏蔽的,，工藝非常復(fù)雜（這里有知識(shí)點(diǎn)就太多太多了,，不同廠家的線纜有表皮材質(zhì)區(qū)別,，線芯材質(zhì)區(qū)別，線徑區(qū)別,，纏繞方式區(qū)別等等等等,，門(mén)道非常多。）另外,，因?yàn)槭且惑w的線纜,，而且線還是挺粗的，之前有一個(gè)線纜廠商帶過(guò)樣品給我看過(guò),，這樣粗的線纜轉(zhuǎn)變半徑會(huì)很大,，撓曲性能會(huì)降低很多，而SCARA的線纜隨著機(jī)器人的動(dòng)作是會(huì)來(lái)回?fù)锨�,，這對(duì)線芯可能還好,，對(duì)屏蔽層、填充層的磨損還是比較大,，這也是為什么我們當(dāng)初沒(méi)有使用這種方案,。所以既然FANUC采用了這個(gè)方案，肯定有相應(yīng)的解決方案,，不知實(shí)際效果如何,。挺期待的。 第二,，隨著這款機(jī)器人的發(fā)布,，F(xiàn)ANUC同時(shí)推出一另一個(gè)理念，就是虛擬示教器概念。意思是說(shuō),，拋棄傳統(tǒng)的示教器,，轉(zhuǎn)而在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行示教，而網(wǎng)頁(yè)的載體可以是PC,，可以是平板,，也可以是手機(jī)。 # Y1 i& H; O- k R0 Y. s
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發(fā)表于 2017-12-23 13:01:46
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