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SCARA機器人的發(fā)展史_SCARA機器人的未來

發(fā)布時間:2021-03-20 10:11:20 瀏覽次數(shù):4487

描述

2020年已經(jīng)過了大半,對于相當一部分機器人廠家來說,前半年算是白過了。

受疫情影響,既出不去,也進不來,哪怕現(xiàn)在人員慢慢流動起來,很多原本確定的機會變成了觀望,很多觀望的客戶變成了絕望!突如其來的疫情,對于本就不景氣的機器人市場簡直是“雪上加液氮”,透心涼了!

去年安慰自己,黎明前是最黑暗的,誰知遇上了極夜。如此嚴峻的形勢下,“突圍”成了熱門詞,然而,圍未突,頭先禿,談何容易……

在小型機器人的三大品類中,小六軸倒是率先上岸,借助“偽協(xié)作”殺出一條血路;盡管“協(xié)作”是假,但“輕量”是真,全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計讓小六軸開啟了一個新紀元。

DELTA機器人持續(xù)啞火,仍是平平淡淡的局面,入局者越來越少,也就僅剩的幾家在暗暗較勁。值得一提的是,世界最快DELTA稱號不再是Adept的Quattro,一家國產(chǎn)DELTA機器人攻擂成功,率先突破了節(jié)拍瓶頸。

最后剩下的就是SCARA尷尬地在原地打轉(zhuǎn),曾經(jīng)風光無限,現(xiàn)如今性能上不去,價格又下不來,SCARA到底怎么了?

小時了了,大未必佳

首先,簡單描述一下SCARA的發(fā)展史。

1978年,日本山梨大學(xué)牧野洋發(fā)明了SCARA機器人。

1984年,Adept推出了全球第一臺直驅(qū)SCARA——Adept One。Adept One有多強?電機要兩個人才能抱住,運行時可以在電機殼上煎雞蛋,高速時可以把一個180斤的胖子拍到墻上。


90年代前后,Adept推出了全球第一臺桌面型SCARA——Cobra,在當時全球最快,一鳴驚人。Cobra有多牛?當年Cobra有個經(jīng)典的吸彈珠的DEMO,視頻出來的時候所有人都以為視頻是快進了。就是放在今天,能挑戰(zhàn)這個DEMO的人也不是很多。

然而,多項技術(shù)領(lǐng)先的大神公司卻淪落到被賣的地步,令人唏噓不已。


2010年前后,SCARA機器人終于迎來春天,E公司一馬當先,抓住機遇,迅速占領(lǐng)市場,一統(tǒng)江湖。

然而,“武林盟主”最近卻是憂心忡忡,這么多年過去了,E公司還是10年前的E公司,國產(chǎn)卻不再是10年前的國產(chǎn)了。

曾經(jīng),0.4s的標準節(jié)拍被認為是高端SCARA的門檻,憑借性能優(yōu)勢,E公司牢牢掌握市場,掌握定價權(quán);現(xiàn)如今,隨著技術(shù)的積累,國產(chǎn)SCARA與E公司的性能已經(jīng)越來越接近,標準節(jié)拍要是達不到0.4s都不好意思做SCARA。

SCARA就像是一道題,而中國人是最擅長解題的,SCARA結(jié)構(gòu)已經(jīng)被解析透了:競爭少時拼性能,性能持平時拼穩(wěn)定性,然而穩(wěn)定性的差距最終也會隨時量產(chǎn)與時間的推移得到改善,再往下,只能見刀子了——拼價格!

低價搶市場,沒毛??;性能不夠,價格來湊。降價這事兒不是只有國產(chǎn)機器人廠家在做,外資品牌也在跟隨,甚至“盟主”也被迫推出了針對中國市場的“乞丐版”。

然而,比較費解的是,引領(lǐng)一個時代的“盟主”卻沒有把SCARA帶入一個新的時代。打江山難,守江山更難,“盟主”陷入了跟大家一樣的焦慮:城墻高筑,如何突圍?


星星之火,難以燎原

這么些年,關(guān)于SCARA的突圍,其實一直都有人在做嘗試。

?  速度更快     

史陶比爾的TP80速度非???,節(jié)拍超過200次/分鐘。結(jié)構(gòu)上,史陶比爾率先拋棄了使用諧波減速器,J1軸使用了RV減速器,從而實現(xiàn)速度更快、剛性更好、力矩更高。

其它軸都使用同步帶減速,而且所有電機都盡量往后放,把機械臂的慣量降到了最低,因此TP80也是極少數(shù)可以高速換手的SCARA。大角度的高速換手抓取DEMO至今仍是少有敢模擬,從未被超越。


然而,TP80并非一款通用性的SCARA,而是專為小零件高速分揀而設(shè)計,速度上去了,其他方面的性能相應(yīng)做了犧牲,負載只有1KG,慣量只有0.014kg.m^2,精度只有0.05mm,Z軸行程只有100mm。

最糾結(jié)的是,激進的設(shè)計使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜,裝配困難,限制了量產(chǎn),量少價格就高,反過來高昂的成本又限制了銷量。

當然,卻也確實符合史陶比爾的風格:“東西好是好,就是貴?!盩P80至今仍是我心目中的SCARA顏值擔當。

如果說TP80是對于SCARA細分市場的探索,那其實這方面做得成功的卻不是機器人公司,而是一家機器人應(yīng)用公司——舒伯特,一家相當?shù)驼{(diào)而神秘的德國包裝龍頭。


有興趣的朋友可以去搜一下舒伯特在中國的招聘廣告,我總結(jié)為三句話:

1、老子很牛

2、老子很貴

3、你搞定客戶,我搞定其他。

我甚至腦補了舒伯特與中國客戶的對話:

“你家SCARA精度高不高?”“我速度很快!”

“你家SCARA工作空間大不大?”“我速度很快!”

“你家SCARA負載大不大?”“我速度很快!”

“你家SCARA接口多不多嗎?”“我速度很快!”

“你家SCARA貴不貴嗎?”“貴!”   

舒伯特的設(shè)計比史陶比爾還要激進,四個電機全部放到了基座里,而且使用了并聯(lián)機構(gòu),以至于機器人都不能換手了。然而,妙在妙在這種設(shè)計與舒伯特的包裝業(yè)務(wù)完美匹配,配合視覺的傳送帶跟蹤,滿足機器人在兩條傳送帶之間高速分揀即可。

所以,貴有人家貴的道理。畢竟,人家說“人、配件都是純德國進口”。

協(xié)作SCARA

“協(xié)作”是SCARA的另一個嘗試方式。目前市面上能看到的主要有兩款產(chǎn)品,一款是川崎的duAro2,不但協(xié)作,還是雙臂。


另一款是2019年愛普生在IREX上展示的SCARA,然而DEMO除了展示不那么靈感的碰撞檢測之外,卻未有更多實用性的展示。


個人認為,工業(yè)SCARA的設(shè)計目的本就是平面高速分揀,效率才是重點。想要廣大客戶為既貴又慢的協(xié)作SCARA買單,怕是相當困難。離開工業(yè),比如教育、科研,也許會有興趣也未可知。

?  直驅(qū)SCARA

直驅(qū)SCARA的構(gòu)型,這算是返璞歸真的嘗試吧。

前面講過,30年前的AdeptOne就是直驅(qū)的。然而,由于當年的技術(shù)限制,直驅(qū)電機都是“傻大重粗”,經(jīng)過30年的發(fā)展,直驅(qū)電機的功率比已經(jīng)大大提升,往桌面型機器人中整合,確實是個不錯的思路。

慧靈曾經(jīng)推出了直驅(qū)的SCARA,價格也是非常美麗。說“曾經(jīng)”是因為現(xiàn)在似乎已經(jīng)看不到這款產(chǎn)品了,詳細看產(chǎn)品性能參數(shù)可以看出,精度高的優(yōu)勢發(fā)揮了,但無奈直驅(qū)電機太重,5KG負載的SCARA自重達到了65KG,節(jié)拍肯定是上不去了。


路不好走,但這種嘗試我倒是相當欣賞與期待,點贊!

盡管慧靈在傳統(tǒng)直驅(qū)SCARA上碰了壁,但卻在另一款SCARA上破了局。這款SCARA采用一體化設(shè)計,其輕巧的結(jié)構(gòu)、扁平可折疊的手臂,小負載,再加上“協(xié)作”設(shè)計,除了輕工業(yè)可用,更可拓展到教育、服務(wù)、科研、娛樂等行業(yè)。


無獨有偶,越疆的M1系列,也是采用了相同的構(gòu)型,不同的是越疆的手臂更粗壯一些,不可折疊,意味在狹小的空間里操作將會有所限制。


其實這種構(gòu)型并非慧靈與越疆首創(chuàng),早在2013年之前,美國公司PA就已經(jīng)推出了這一構(gòu)型PF1300。


而2014年左右,PA又在這一基礎(chǔ)上增加協(xié)作功能,作為世界上第一臺協(xié)作SCARA——PF400。


也就是說,前面所說川崎與愛普生在協(xié)作SCARA上的嘗試,其實已經(jīng)晚了很多年,而且PA已經(jīng)找到非常好的切入點。好在PA雖牛,卻并未在中國布局,因此這種構(gòu)型在國內(nèi)的發(fā)展,還要看慧靈與越疆后續(xù)如何發(fā)力。

沒有最低,只有更低

雖有點的突破,卻未有面的跨越,技術(shù)的革新是需要大量投入的,并且投入也未必就能獲得相應(yīng)回報。因此,相比提高性能,降低成本似乎是更好的捷徑。

先是Q公司19999的光機,后有B公司18000低價闖入市場,再有T公司直接殺到15000,讓人直呼要不起。

“盟主”也坐不住了,趕緊推出了乞丐版T系列,然而,市場反應(yīng)卻差強人意。

那么,SCARA的成本到底能不能做到15000以下?能!

我們把SCARA=4個電機+2個減速機+1根絲桿+4個驅(qū)動器+1個控制器+其他(機加件和線纜等等)。我YY了一個理想的成本結(jié)構(gòu),電機500元一個,減速機1000元一個,絲桿1000元一根,驅(qū)動器200元一個,控制器1000元一個,其他5000,這樣下來,SCARA的成本=2000+2000+1000+800+1000+5000=11800。再增加生產(chǎn)成本1000,總成本12800,再取個整吧,13000。

綜上,賣15000,利潤還不錯。別忘了,賣20000以下的公司都是沒有任何售后服務(wù)的。所以只能貨能出去,利潤就有了。

那么,如何能拿到上面那么低的價格呢,只有一條路——自己做!

實際上,“至少掌握一樣核心零部件才能立足市場”是業(yè)界共識,而全部核心零部件都自己做的廠家目前也未出現(xiàn),即使是稱霸這么多年的四大家族也沒有這樣做。

然而,SCARA的廠家卻有這樣的野心,已經(jīng)有少數(shù)廠家通過自研或者并購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,下一步馬上面臨的情況是:

第一,自研的零部件是否性能足夠好,足夠穩(wěn)定?

第二,如何有足夠的量去養(yǎng)活關(guān)鍵零部件的業(yè)務(wù),比如自己做減速機,得多大的錢與人與時間的投入才能做好,又得有多大的自用的量才能維持產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)?往外賣?多少同行愿意買?HD跟納博這么年都不碰機器人不是沒有道理的。

一分錢一分貨的道理大家都是懂的,只是換到自己身上時,卻總抱著物美價廉的奢望,然后跳進坑里。

姑妄言之 姑妄聽之

最后,總結(jié)一下個人對目前SCARA發(fā)展的“亂說八道”:

1、傳統(tǒng)電機+諧波的方式已經(jīng)玩不出花了,除非構(gòu)型或零部件或行業(yè)有所突破。

2、協(xié)作是熱,但適不適合SCARA不好說,至少在工業(yè)SCARA上來說,協(xié)作不僅熱,還可能是火,可能搞不好把自己給燒沒了。

3、不管是機型、行業(yè)還是零部件,不大可能全包,技術(shù)瓶頸是其一,更重要的是,攤子太大了不好收拾,深耕才是長久之計。

4、BOM成本僅僅是成本的一部分,抓著BOM成本不放,生產(chǎn)跟售后可能為你“兩肋插刀”。

5、一不做二不休,與其抓著傳統(tǒng)行業(yè)死摳成本,不如換個思路,把SCARA價格降到一萬下,甚至變成快銷品也未可知。

 

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