SCARA机器人的发展史_SCARA机器人的未来

描述

2020年已经过了大半，对于相当一部分机器人厂家来说，前半年算是白过了。

受疫情影响，既出不去，也进不来，哪怕现在人员慢慢流动起来，很多原本确定的机会变成了观望，很多观望的客户变成了绝望！突如其来的疫情，对于本就不景气的机器人市场简直是“雪上加液氮”，透心凉了！

去年安慰自己，黎明前是最黑暗的，谁知遇上了极夜。如此严峻的形势下，“突围”成了热门词，然而，围未突，头先秃，谈何容易……

在小型机器人的三大品类中，小六轴倒是率先上岸，借助“伪协作”杀出一条血路；尽管“协作”是假，但“轻量”是真，全新的结构设计让小六轴开启了一个新纪元。

DELTA机器人持续哑火，仍是平平淡淡的局面，入局者越来越少，也就仅剩的几家在暗暗较劲。值得一提的是，世界最快DELTA称号不再是Adept的Quattro，一家国产DELTA机器人攻擂成功，率先突破了节拍瓶颈。

最后剩下的就是SCARA尴尬地在原地打转，曾经风光无限，现如今性能上不去，价格又下不来，SCARA到底怎么了？

小时了了，大未必佳

首先，简单描述一下SCARA的发展史。

1978年，日本山梨大学牧野洋发明了SCARA机器人。

1984年，Adept推出了全球第一台直驱SCARA——Adept One。Adept One有多强？电机要两个人才能抱住，运行时可以在电机壳上煎鸡蛋，高速时可以把一个180斤的胖子拍到墙上。

90年代前后，Adept推出了全球第一台桌面型SCARA——Cobra，在当时全球最快，一鸣惊人。Cobra有多牛？当年Cobra有个经典的吸弹珠的DEMO，视频出来的时候所有人都以为视频是快进了。就是放在今天，能挑战这个DEMO的人也不是很多。

然而，多项技术领先的大神公司却沦落到被卖的地步，令人唏嘘不已。

2010年前后，SCARA机器人终于迎来春天，E公司一马当先，抓住机遇，迅速占领市场，一统江湖。

然而，“武林盟主”最近却是忧心忡忡，这么多年过去了，E公司还是10年前的E公司，国产却不再是10年前的国产了。

曾经，0.4s的标准节拍被认为是高端SCARA的门槛，凭借性能优势，E公司牢牢掌握市场，掌握定价权；现如今，随着技术的积累，国产SCARA与E公司的性能已经越来越接近，标准节拍要是达不到0.4s都不好意思做SCARA。

SCARA就像是一道题，而中国人是最擅长解题的，SCARA结构已经被解析透了：竞争少时拼性能，性能持平时拼稳定性，然而稳定性的差距最终也会随时量产与时间的推移得到改善，再往下，只能见刀子了——拼价格！

低价抢市场，没毛病；性能不够，价格来凑。降价这事儿不是只有国产机器人厂家在做，外资品牌也在跟随，甚至“盟主”也被迫推出了针对中国市场的“乞丐版”。

然而，比较费解的是，引领一个时代的“盟主”却没有把SCARA带入一个新的时代。打江山难，守江山更难，“盟主”陷入了跟大家一样的焦虑：城墙高筑，如何突围？

星星之火，难以燎原

这么些年，关于SCARA的突围，其实一直都有人在做尝试。

▐  速度更快     

史陶比尔的TP80速度非常快，节拍超过200次/分钟。结构上，史陶比尔率先抛弃了使用谐波减速器，J1轴使用了RV减速器，从而实现速度更快、刚性更好、力矩更高。

其它轴都使用同步带减速，而且所有电机都尽量往后放，把机械臂的惯量降到了最低，因此TP80也是极少数可以高速换手的SCARA。大角度的高速换手抓取DEMO至今仍是少有敢模拟，从未被超越。

然而，TP80并非一款通用性的SCARA，而是专为小零件高速分拣而设计，速度上去了，其他方面的性能相应做了牺牲，负载只有1KG，惯量只有0.014kg.m^2，精度只有0.05mm，Z轴行程只有100mm。

最纠结的是，激进的设计使得结构复杂，装配困难，限制了量产，量少价格就高，反过来高昂的成本又限制了销量。

当然，却也确实符合史陶比尔的风格：“东西好是好，就是贵。”TP80至今仍是我心目中的SCARA颜值担当。

如果说TP80是对于SCARA细分市场的探索，那其实这方面做得成功的却不是机器人公司，而是一家机器人应用公司——舒伯特，一家相当低调而神秘的德国包装龙头。

有兴趣的朋友可以去搜一下舒伯特在中国的招聘广告，我总结为三句话：

1、老子很牛

2、老子很贵

3、你搞定客户，我搞定其他。

我甚至脑补了舒伯特与中国客户的对话：

“你家SCARA精度高不高？”“我速度很快！”

“你家SCARA工作空间大不大？”“我速度很快！”

“你家SCARA负载大不大？”“我速度很快！”

“你家SCARA接口多不多吗？”“我速度很快！”

“你家SCARA贵不贵吗？”“贵！”   

舒伯特的设计比史陶比尔还要激进，四个电机全部放到了基座里，而且使用了并联机构，以至于机器人都不能换手了。然而，妙在妙在这种设计与舒伯特的包装业务完美匹配，配合视觉的传送带跟踪，满足机器人在两条传送带之间高速分拣即可。

所以，贵有人家贵的道理。毕竟，人家说“人、配件都是纯德国进口”。

协作SCARA

“协作”是SCARA的另一个尝试方式。目前市面上能看到的主要有两款产品，一款是川崎的duAro2，不但协作，还是双臂。

另一款是2019年爱普生在IREX上展示的SCARA，然而DEMO除了展示不那么灵感的碰撞检测之外，却未有更多实用性的展示。

个人认为，工业SCARA的设计目的本就是平面高速分拣，效率才是重点。想要广大客户为既贵又慢的协作SCARA买单，怕是相当困难。离开工业，比如教育、科研，也许会有兴趣也未可知。

▐  直驱SCARA

直驱SCARA的构型，这算是返璞归真的尝试吧。

前面讲过，30年前的AdeptOne就是直驱的。然而，由于当年的技术限制，直驱电机都是“傻大重粗”，经过30年的发展，直驱电机的功率比已经大大提升，往桌面型机器人中整合，确实是个不错的思路。

慧灵曾经推出了直驱的SCARA，价格也是非常美丽。说“曾经”是因为现在似乎已经看不到这款产品了，详细看产品性能参数可以看出，精度高的优势发挥了，但无奈直驱电机太重，5KG负载的SCARA自重达到了65KG，节拍肯定是上不去了。

路不好走，但这种尝试我倒是相当欣赏与期待，点赞！

尽管慧灵在传统直驱SCARA上碰了壁，但却在另一款SCARA上破了局。这款SCARA采用一体化设计，其轻巧的结构、扁平可折叠的手臂，小负载，再加上“协作”设计，除了轻工业可用，更可拓展到教育、服务、科研、娱乐等行业。

无独有偶，越疆的M1系列，也是采用了相同的构型，不同的是越疆的手臂更粗壮一些，不可折叠，意味在狭小的空间里操作将会有所限制。

其实这种构型并非慧灵与越疆首创，早在2013年之前，美国公司PA就已经推出了这一构型PF1300。

而2014年左右，PA又在这一基础上增加协作功能，作为世界上第一台协作SCARA——PF400。

也就是说，前面所说川崎与爱普生在协作SCARA上的尝试，其实已经晚了很多年，而且PA已经找到非常好的切入点。好在PA虽牛，却并未在中国布局，因此这种构型在国内的发展，还要看慧灵与越疆后续如何发力。

没有最低，只有更低

虽有点的突破，却未有面的跨越，技术的革新是需要大量投入的，并且投入也未必就能获得相应回报。因此，相比提高性能，降低成本似乎是更好的捷径。

先是Q公司19999的光机，后有B公司18000低价闯入市场，再有T公司直接杀到15000，让人直呼要不起。

“盟主”也坐不住了，赶紧推出了乞丐版T系列，然而，市场反应却差强人意。

那么，SCARA的成本到底能不能做到15000以下？能！

我们把SCARA=4个电机+2个减速机+1根丝杆+4个驱动器+1个控制器+其他（机加件和线缆等等）。我YY了一个理想的成本结构，电机500元一个，减速机1000元一个，丝杆1000元一根，驱动器200元一个，控制器1000元一个，其他5000，这样下来，SCARA的成本=2000+2000+1000+800+1000+5000=11800。再增加生产成本1000，总成本12800，再取个整吧，13000。

综上，卖15000，利润还不错。别忘了，卖20000以下的公司都是没有任何售后服务的。所以只能货能出去，利润就有了。

那么，如何能拿到上面那么低的价格呢，只有一条路——自己做！

实际上，“至少掌握一样核心零部件才能立足市场”是业界共识，而全部核心零部件都自己做的厂家目前也未出现，即使是称霸这么多年的四大家族也没有这样做。

然而，SCARA的厂家却有这样的野心，已经有少数厂家通过自研或者并购的方式掌握了大部分核心零部件。

但是，掌握核心零部件的只是第一步，下一步马上面临的情况是：

第一，自研的零部件是否性能足够好，足够稳定？

第二，如何有足够的量去养活关键零部件的业务，比如自己做减速机，得多大的钱与人与时间的投入才能做好，又得有多大的自用的量才能维持产线的运转？往外卖？多少同行愿意买？HD跟纳博这么年都不碰机器人不是没有道理的。

一分钱一分货的道理大家都是懂的，只是换到自己身上时，却总抱着物美价廉的奢望，然后跳进坑里。

姑妄言之 姑妄听之

最后，总结一下个人对目前SCARA发展的“乱说八道”：

1、传统电机+谐波的方式已经玩不出花了，除非构型或零部件或行业有所突破。

2、协作是热，但适不适合SCARA不好说，至少在工业SCARA上来说，协作不仅热，还可能是火，可能搞不好把自己给烧没了。

3、不管是机型、行业还是零部件，不大可能全包，技术瓶颈是其一，更重要的是，摊子太大了不好收拾，深耕才是长久之计。

4、BOM成本仅仅是成本的一部分，抓着BOM成本不放，生产跟售后可能为你“两肋插刀”。

5、一不做二不休，与其抓着传统行业死抠成本，不如换个思路，把SCARA价格降到一万下，甚至变成快销品也未可知。