SCARA機器人(rén)的(de)發展史_SCARA機器人(rén)的(de)未來(lái)

描述

2020年已經過了(le／liǎo)大(dà)半，對于(yú)相當一(yī / yì ／yí)部分機器人(rén)廠家來(lái)說(shuō)，前半年算是(shì)白過了(le／liǎo)。

受疫情影響，既出(chū)不(bù)去，也(yě)進不(bù)來(lái)，哪怕現在(zài)人(rén)員慢慢流動起來(lái)，很多原本确定的(de)機會變成了(le／liǎo)觀望，很多觀望的(de)客戶變成了(le／liǎo)絕望！突如其來(lái)的(de)疫情，對于(yú)本就(jiù)不(bù)景氣的(de)機器人(rén)市場簡直是(shì)“雪上(shàng)加液氮”，透心涼了(le／liǎo)！

去年安慰自己，黎明前是(shì)最黑暗的(de)，誰知遇上(shàng)了(le／liǎo)極夜。如此嚴峻的(de)形勢下，“突圍”成了(le／liǎo)熱門詞，然而(ér)，圍未突，頭先秃，談何容易……

在(zài)小型機器人(rén)的(de)三大(dà)品類中，小六軸倒是(shì)率先上(shàng)岸，借助“僞協作”殺出(chū)一(yī / yì ／yí)條血路；盡管“協作”是(shì)假，但“輕量”是(shì)真，全新的(de)結構設計讓小六軸開啓了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)新紀元。

DELTA機器人(rén)持續啞火，仍是(shì)平平淡淡的(de)局面，入局者越來(lái)越少，也(yě)就(jiù)僅剩的(de)幾家在(zài)暗暗較勁。值得一(yī / yì ／yí)提的(de)是(shì)，世界最快DELTA稱号不(bù)再是(shì)Adept的(de)Quattro，一(yī / yì ／yí)家國(guó)産DELTA機器人(rén)攻擂成功，率先突破了(le／liǎo)節拍瓶頸。

最後剩下的(de)就(jiù)是(shì)SCARA尴尬地(dì / de)在(zài)原地(dì / de)打轉，曾經風光無限，現如今性能上(shàng)不(bù)去，價格又下不(bù)來(lái)，SCARA到(dào)底怎麽了(le／liǎo)？

小時(shí)了(le／liǎo)了(le／liǎo)，大(dà)未必佳

首先，簡單描述一(yī / yì ／yí)下SCARA的(de)發展史。

1978年，日本山梨大(dà)學牧野洋發明了(le／liǎo)SCARA機器人(rén)。

1984年，Adept推出(chū)了(le／liǎo)全球第一(yī / yì ／yí)台直驅SCARA——Adept One。Adept One有多強？電機要(yào / yāo)兩個(gè)人(rén)才能抱住，運行時(shí)可以(yǐ)在(zài)電機殼上(shàng)煎雞蛋，高速時(shí)可以(yǐ)把一(yī / yì ／yí)個(gè)180斤的(de)胖子(zǐ)拍到(dào)牆上(shàng)。

90年代前後，Adept推出(chū)了(le／liǎo)全球第一(yī / yì ／yí)台桌面型SCARA——Cobra，在(zài)當時(shí)全球最快，一(yī / yì ／yí)鳴驚人(rén)。Cobra有多牛？當年Cobra有個(gè)經典的(de)吸彈珠的(de)DEMO，視頻出(chū)來(lái)的(de)時(shí)候所有人(rén)都以(yǐ)爲(wéi / wèi)視頻是(shì)快進了(le／liǎo)。就(jiù)是(shì)放在(zài)今天，能挑戰這(zhè)個(gè)DEMO的(de)人(rén)也(yě)不(bù)是(shì)很多。

然而(ér)，多項技術領先的(de)大(dà)神公司卻淪落到(dào)被賣的(de)地(dì / de)步，令人(rén)唏噓不(bù)已。

2010年前後，SCARA機器人(rén)終于(yú)迎來(lái)春天，E公司一(yī / yì ／yí)馬當先，抓住機遇，迅速占領市場，一(yī / yì ／yí)統江湖。

然而(ér)，“武林盟主”最近卻是(shì)憂心忡忡，這(zhè)麽多年過去了(le／liǎo)，E公司還是(shì)10年前的(de)E公司，國(guó)産卻不(bù)再是(shì)10年前的(de)國(guó)産了(le／liǎo)。

曾經，0.4s的(de)标準節拍被認爲(wéi / wèi)是(shì)高端SCARA的(de)門檻，憑借性能優勢，E公司牢牢掌握市場，掌握定價權；現如今，随着技術的(de)積累，國(guó)産SCARA與E公司的(de)性能已經越來(lái)越接近，标準節拍要(yào / yāo)是(shì)達不(bù)到(dào)0.4s都不(bù)好意思做SCARA。

SCARA就(jiù)像是(shì)一(yī / yì ／yí)道(dào)題，而(ér)中國(guó)人(rén)是(shì)最擅長解題的(de)，SCARA結構已經被解析透了(le／liǎo)：競争少時(shí)拼性能，性能持平時(shí)拼穩定性，然而(ér)穩定性的(de)差距最終也(yě)會随時(shí)量産與時(shí)間的(de)推移得到(dào)改善，再往下，隻能見刀子(zǐ)了(le／liǎo)——拼價格！

低價搶市場，沒毛病；性能不(bù)夠，價格來(lái)湊。降價這(zhè)事兒不(bù)是(shì)隻有國(guó)産機器人(rén)廠家在(zài)做，外資品牌也(yě)在(zài)跟随，甚至“盟主”也(yě)被迫推出(chū)了(le／liǎo)針對中國(guó)市場的(de)“乞丐版”。

然而(ér)，比較費解的(de)是(shì)，引領一(yī / yì ／yí)個(gè)時(shí)代的(de)“盟主”卻沒有把SCARA帶入一(yī / yì ／yí)個(gè)新的(de)時(shí)代。打江山難，守江山更難，“盟主”陷入了(le／liǎo)跟大(dà)家一(yī / yì ／yí)樣的(de)焦慮：城牆高築，如何突圍？

星星之(zhī)火，難以(yǐ)燎原

這(zhè)麽些年，關于(yú)SCARA的(de)突圍，其實一(yī / yì ／yí)直都有人(rén)在(zài)做嘗試。

▐  速度更快     

史陶比爾的(de)TP80速度非常快，節拍超過200次/分鍾。結構上(shàng)，史陶比爾率先抛棄了(le／liǎo)使用諧波減速器，J1軸使用了(le／liǎo)RV減速器，從而(ér)實現速度更快、剛性更好、力矩更高。

其它軸都使用同步帶減速，而(ér)且所有電機都盡量往後放，把機械臂的(de)慣量降到(dào)了(le／liǎo)最低，因此TP80也(yě)是(shì)極少數可以(yǐ)高速換手的(de)SCARA。大(dà)角度的(de)高速換手抓取DEMO至今仍是(shì)少有敢模拟，從未被超越。

然而(ér)，TP80并非一(yī / yì ／yí)款通用性的(de)SCARA，而(ér)是(shì)專爲(wéi / wèi)小零件高速分揀而(ér)設計，速度上(shàng)去了(le／liǎo)，其他(tā)方面的(de)性能相應做了(le／liǎo)犧牲，負載隻有1KG，慣量隻有0.014kg.m^2，精度隻有0.05mm，Z軸行程隻有100mm。

最糾結的(de)是(shì)，激進的(de)設計使得結構複雜，裝配困難，限制了(le／liǎo)量産，量少價格就(jiù)高，反過來(lái)高昂的(de)成本又限制了(le／liǎo)銷量。

當然，卻也(yě)确實符合史陶比爾的(de)風格：“東西好是(shì)好，就(jiù)是(shì)貴。”TP80至今仍是(shì)我心目中的(de)SCARA顔值擔當。

如果說(shuō)TP80是(shì)對于(yú)SCARA細分市場的(de)探索，那其實這(zhè)方面做得成功的(de)卻不(bù)是(shì)機器人(rén)公司，而(ér)是(shì)一(yī / yì ／yí)家機器人(rén)應用公司——舒伯特，一(yī / yì ／yí)家相當低調而(ér)神秘的(de)德國(guó)包裝龍頭。

有興趣的(de)朋友可以(yǐ)去搜一(yī / yì ／yí)下舒伯特在(zài)中國(guó)的(de)招聘廣告，我總結爲(wéi / wèi)三句話：

1、老子(zǐ)很牛

2、老子(zǐ)很貴

3、你搞定客戶，我搞定其他(tā)。

我甚至腦補了(le／liǎo)舒伯特與中國(guó)客戶的(de)對話：

“你家SCARA精度高不(bù)高？”“我速度很快！”

“你家SCARA工作空間大(dà)不(bù)大(dà)？”“我速度很快！”

“你家SCARA負載大(dà)不(bù)大(dà)？”“我速度很快！”

“你家SCARA接口多不(bù)多嗎？”“我速度很快！”

“你家SCARA貴不(bù)貴嗎？”“貴！”   

舒伯特的(de)設計比史陶比爾還要(yào / yāo)激進，四個(gè)電機全部放到(dào)了(le／liǎo)基座裏，而(ér)且使用了(le／liǎo)并聯機構，以(yǐ)至于(yú)機器人(rén)都不(bù)能換手了(le／liǎo)。然而(ér)，妙在(zài)妙在(zài)這(zhè)種設計與舒伯特的(de)包裝業務完美匹配，配合視覺的(de)傳送帶跟蹤，滿足機器人(rén)在(zài)兩條傳送帶之(zhī)間高速分揀即可。

所以(yǐ)，貴有人(rén)家貴的(de)道(dào)理。畢竟，人(rén)家說(shuō)“人(rén)、配件都是(shì)純德國(guó)進口”。

協作SCARA

“協作”是(shì)SCARA的(de)另一(yī / yì ／yí)個(gè)嘗試方式。目前市面上(shàng)能看到(dào)的(de)主要(yào / yāo)有兩款産品，一(yī / yì ／yí)款是(shì)川崎的(de)duAro2，不(bù)但協作，還是(shì)雙臂。

另一(yī / yì ／yí)款是(shì)2019年愛普生在(zài)IREX上(shàng)展示的(de)SCARA，然而(ér)DEMO除了(le／liǎo)展示不(bù)那麽靈感的(de)碰撞檢測之(zhī)外，卻未有更多實用性的(de)展示。

個(gè)人(rén)認爲(wéi / wèi)，工業SCARA的(de)設計目的(de)本就(jiù)是(shì)平面高速分揀，效率才是(shì)重點。想要(yào / yāo)廣大(dà)客戶爲(wéi / wèi)既貴又慢的(de)協作SCARA買單，怕是(shì)相當困難。離開工業，比如教育、科研，也(yě)許會有興趣也(yě)未可知。

▐  直驅SCARA

直驅SCARA的(de)構型，這(zhè)算是(shì)返璞歸真的(de)嘗試吧。

前面講過，30年前的(de)AdeptOne就(jiù)是(shì)直驅的(de)。然而(ér)，由于(yú)當年的(de)技術限制，直驅電機都是(shì)“傻大(dà)重粗”，經過30年的(de)發展，直驅電機的(de)功率比已經大(dà)大(dà)提升，往桌面型機器人(rén)中整合，确實是(shì)個(gè)不(bù)錯的(de)思路。

慧靈曾經推出(chū)了(le／liǎo)直驅的(de)SCARA，價格也(yě)是(shì)非常美麗。說(shuō)“曾經”是(shì)因爲(wéi / wèi)現在(zài)似乎已經看不(bù)到(dào)這(zhè)款産品了(le／liǎo)，詳細看産品性能參數可以(yǐ)看出(chū)，精度高的(de)優勢發揮了(le／liǎo)，但無奈直驅電機太重，5KG負載的(de)SCARA自重達到(dào)了(le／liǎo)65KG，節拍肯定是(shì)上(shàng)不(bù)去了(le／liǎo)。

路不(bù)好走，但這(zhè)種嘗試我倒是(shì)相當欣賞與期待，點贊！

盡管慧靈在(zài)傳統直驅SCARA上(shàng)碰了(le／liǎo)壁，但卻在(zài)另一(yī / yì ／yí)款SCARA上(shàng)破了(le／liǎo)局。這(zhè)款SCARA采用一(yī / yì ／yí)體化設計，其輕巧的(de)結構、扁平可折疊的(de)手臂，小負載，再加上(shàng)“協作”設計，除了(le／liǎo)輕工業可用，更可拓展到(dào)教育、服務、科研、娛樂等行業。

無獨有偶，越疆的(de)M1系列，也(yě)是(shì)采用了(le／liǎo)相同的(de)構型，不(bù)同的(de)是(shì)越疆的(de)手臂更粗壯一(yī / yì ／yí)些，不(bù)可折疊，意味在(zài)狹小的(de)空間裏操作将會有所限制。

其實這(zhè)種構型并非慧靈與越疆首創，早在(zài)2013年之(zhī)前，美國(guó)公司PA就(jiù)已經推出(chū)了(le／liǎo)這(zhè)一(yī / yì ／yí)構型PF1300。

而(ér)2014年左右，PA又在(zài)這(zhè)一(yī / yì ／yí)基礎上(shàng)增加協作功能，作爲(wéi / wèi)世界上(shàng)第一(yī / yì ／yí)台協作SCARA——PF400。

也(yě)就(jiù)是(shì)說(shuō)，前面所說(shuō)川崎與愛普生在(zài)協作SCARA上(shàng)的(de)嘗試，其實已經晚了(le／liǎo)很多年，而(ér)且PA已經找到(dào)非常好的(de)切入點。好在(zài)PA雖牛，卻并未在(zài)中國(guó)布局，因此這(zhè)種構型在(zài)國(guó)内的(de)發展，還要(yào / yāo)看慧靈與越疆後續如何發力。

沒有最低，隻有更低

雖有點的(de)突破，卻未有面的(de)跨越，技術的(de)革新是(shì)需要(yào / yāo)大(dà)量投入的(de)，并且投入也(yě)未必就(jiù)能獲得相應回報。因此，相比提高性能，降低成本似乎是(shì)更好的(de)捷徑。

先是(shì)Q公司19999的(de)光機，後有B公司18000低價闖入市場，再有T公司直接殺到(dào)15000，讓人(rén)直呼要(yào / yāo)不(bù)起。

“盟主”也(yě)坐不(bù)住了(le／liǎo)，趕緊推出(chū)了(le／liǎo)乞丐版T系列，然而(ér)，市場反應卻差強人(rén)意。

那麽，SCARA的(de)成本到(dào)底能不(bù)能做到(dào)15000以(yǐ)下？能！

我們把SCARA=4個(gè)電機+2個(gè)減速機+1根絲杆+4個(gè)驅動器+1個(gè)控制器+其他(tā)（機加件和(hé / huò)線纜等等）。我YY了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)理想的(de)成本結構，電機500元一(yī / yì ／yí)個(gè)，減速機1000元一(yī / yì ／yí)個(gè)，絲杆1000元一(yī / yì ／yí)根，驅動器200元一(yī / yì ／yí)個(gè)，控制器1000元一(yī / yì ／yí)個(gè)，其他(tā)5000，這(zhè)樣下來(lái)，SCARA的(de)成本=2000+2000+1000+800+1000+5000=11800。再增加生産成本1000，總成本12800，再取個(gè)整吧，13000。

綜上(shàng)，賣15000，利潤還不(bù)錯。别忘了(le／liǎo)，賣20000以(yǐ)下的(de)公司都是(shì)沒有任何售後服務的(de)。所以(yǐ)隻能貨能出(chū)去，利潤就(jiù)有了(le／liǎo)。

那麽，如何能拿到(dào)上(shàng)面那麽低的(de)價格呢，隻有一(yī / yì ／yí)條路——自己做！

實際上(shàng)，“至少掌握一(yī / yì ／yí)樣核心零部件才能立足市場”是(shì)業界共識，而(ér)全部核心零部件都自己做的(de)廠家目前也(yě)未出(chū)現，即使是(shì)稱霸這(zhè)麽多年的(de)四大(dà)家族也(yě)沒有這(zhè)樣做。

然而(ér)，SCARA的(de)廠家卻有這(zhè)樣的(de)野心，已經有少數廠家通過自研或者并購的(de)方式掌握了(le／liǎo)大(dà)部分核心零部件。

但是(shì)，掌握核心零部件的(de)隻是(shì)第一(yī / yì ／yí)步，下一(yī / yì ／yí)步馬上(shàng)面臨的(de)情況是(shì)：

第一(yī / yì ／yí)，自研的(de)零部件是(shì)否性能足夠好，足夠穩定？

第二，如何有足夠的(de)量去養活關鍵零部件的(de)業務，比如自己做減速機，得多大(dà)的(de)錢與人(rén)與時(shí)間的(de)投入才能做好，又得有多大(dà)的(de)自用的(de)量才能維持産線的(de)運轉？往外賣？多少同行願意買？HD跟納博這(zhè)麽年都不(bù)碰機器人(rén)不(bù)是(shì)沒有道(dào)理的(de)。

一(yī / yì ／yí)分錢一(yī / yì ／yí)分貨的(de)道(dào)理大(dà)家都是(shì)懂的(de)，隻是(shì)換到(dào)自己身上(shàng)時(shí)，卻總抱着物美價廉的(de)奢望，然後跳進坑裏。

姑妄言之(zhī) 姑妄聽之(zhī)

最後，總結一(yī / yì ／yí)下個(gè)人(rén)對目前SCARA發展的(de)“亂說(shuō)八道(dào)”：

1、傳統電機+諧波的(de)方式已經玩不(bù)出(chū)花了(le／liǎo)，除非構型或零部件或行業有所突破。

2、協作是(shì)熱，但适不(bù)适合SCARA不(bù)好說(shuō)，至少在(zài)工業SCARA上(shàng)來(lái)說(shuō)，協作不(bù)僅熱，還可能是(shì)火，可能搞不(bù)好把自己給燒沒了(le／liǎo)。

3、不(bù)管是(shì)機型、行業還是(shì)零部件，不(bù)大(dà)可能全包，技術瓶頸是(shì)其一(yī / yì ／yí)，更重要(yào / yāo)的(de)是(shì)，攤子(zǐ)太大(dà)了(le／liǎo)不(bù)好收拾，深耕才是(shì)長久之(zhī)計。

4、BOM成本僅僅是(shì)成本的(de)一(yī / yì ／yí)部分，抓着BOM成本不(bù)放，生産跟售後可能爲(wéi / wèi)你“兩肋插刀”。

5、一(yī / yì ／yí)不(bù)做二不(bù)休，與其抓着傳統行業死摳成本，不(bù)如換個(gè)思路，把SCARA價格降到(dào)一(yī / yì ／yí)萬下，甚至變成快銷品也(yě)未可知。