從研發角度盤點SCARA機械手的成長歷程

      1984年，世界上第一臺直驅的SCARA機器人——AdeptOne在Adept誕生。所謂直驅，就是電機直接驅動手臂，省去了中間的齒輪或鏈條等傳動機構。優點是，沒有了傳動系統造成的摩擦、齒隙和低剛度等弱點，提高了響應速度和精度。這在當時名噪一時。然而，直驅的缺點也是顯而易見的。首先，是體積，由于要提供很大的力矩，所以機器人的電機體積都特別大；其次，由于是高剛性的傳動，所以末端的振動很容易傳遍機器人全身，簡單地說，你在末端敲一下，電機馬上就感覺到了，需要馬上進行調整，所以可能整個機器人都會抖起來。而且實際上伺服電機是停不下來的。如果你在伺服電機上電之后仔細去觀察電機的編碼器的數值的話，你會發現這個數值并不是穩定的，而是會在正負一個脈沖在那里跳來跳去，這是因為他在不停地微調自己的位置，而不是像步進電機一樣，步進步進，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，那你就會看到機器人會一直在那里抖，停不下來的。平時我們看不到，是因為加了減速機，減速機內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。

全球第一臺直驅的SCARA機械手

      隨著機器人發展，AdeptOne很快也退出舞臺了，不過他的影響還是很深遠的。

曾經全球最快的SCARA機械手

     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，這其實跟SCARA的外觀設計有關。在Cobra之前，SCARA的J2、J3、J4軸的電機布局一般是下面這種直線式分布。

     然而，Cobra的設計團隊通過仿真計算，找到了新的布局。如下面所示，讓三個電機呈三角形分布。這樣布局的好處是，電機更靠后，重心收回來了，慣量更小了，機器人自然也更快了。

    由于這樣的布局，使得二關節看起來有點像三角形一樣，有點像眼鏡蛇，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，當年Adept放出Cobra的宣傳視頻，一個吸彈珠的視頻，很多人都認為Adept是加速了的，因為實在太快了。即使是這么多年過去了，這個視頻在現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品。

      講完了SCARA的前輩，要講回現實中的SCARA機器人廠家中，眾為興機械手經歷了四代產品進化，從銷量上來看，眾為興SCARA機械手可以說已經取得了階段性地成功，眾為興董事長曾義強將這個歸結為產品的快、準、穩。

眾為興2018年推出的新一代GR系列SCARA機械手

    另一方面眾為興機械手也有獨特的優勢：

    第一是硬件優勢，同等級機器人眾為興為重載設計，例如其它品牌支持1~3kg，眾為興SCARA支持2~5kg，外部IO數量接近一些其它品牌SCARA的兩倍；

      第二是軟件優勢，眾為興常用碼垛、視覺函數庫打包方便調用，自動標定功能省時，多線程并行執行最多同時支持5個多任務，并且軟件功能全部開放不收取其它費用；

      第三是服務優勢，眾為興可以按照現場實際情況為客戶定制伺服參數貼近生產，可以按照行業制造工藝特點為客戶定制SCARA包含執行機構以及軟件，在公司對客戶進行免費的機器人特訓。

      在曾義強看來，客戶如果脫離效率談機器人，那么機器人市場就是不存在的，因此，在滿足功能的情況下，快就是滿足效率最根本的保證，然而要達到“快”并不容易。比如SCARA在桌面搬運中的應用，需要根據客戶現場情況，選擇最優的搬運軌跡，結合最優的速度曲線，才能讓SCARA的速度發揮到極致。

　　2017年，在東莞某客戶手機玻璃屏搬運的應用中，眾為興的SCARA機械手通過調整搬運軌跡和速度曲線從最初每小時可完成2000片到每小時完成2600片，遠超客戶期待值。

　　2018年，眾為興推出了SCARA新品，新品在速度上提高了25%。“眾為興為‘快’做了很多準備工作——研發的算法、實驗的裝配、改進了測試方法，保證了批量制造的性能。”曾義強說。

     SCARA在PCB插件以及精準裝配應用中，如何滿足精準的要求？眾為興主要通過內準和外準兩方面來實現。內準方面，依托于眾為興在運動控制領域十幾年的技術積累，SCARA核心的控制器、驅動器都是自主研發生產并且已經獲得了下游客戶的充分驗證。本體結構部分，減速機、絲桿、花鍵等，眾為興選擇與細分頂尖制造商合作，從內部性能上保證了機器人的精準。

　　外準方面，通過添加機器視覺的方式，進一步提升機器人裝配的精準。其中，視覺應用又分視覺方案和標定。眾為興視覺應用方案分為正裝，倒裝，J4軸安裝，J2軸安裝等。動態視覺一般為正裝，又分為距離觸發、時間觸發。從無序到有序，可采用正裝；無序到無序，采用J4+倒裝或者J2+倒裝；動態跟隨一般采用視覺加編碼器共同應用。此外，眾為興將獨有的自動標定功能打包進了機器人配置當中，大大地縮短了標定時間。

　　至于穩，眾為興則從SCARA本體結構和軟件方面著手。本體內部采用三角眼鏡蛇構造，機身重量整體后移，外形采用流線曲面，不但減小風阻，提升美感，更減小轉動慣量，使運行更平穩；軟件部分啟動二次抑制算法消除末端振動。

　　堅守：聚焦SCARA 細分突圍

　　之所以能夠將SCARA做到快、準、穩，跟眾為興一直以來的“聚焦”分不開，曾義強說，眾為興始終專注于SCARA，和其不相關的一律不做。

　　為了進一步聚焦SCARA，眾為興已經建立了深圳市高精度SCARA機械手工程實驗室這個行業公共平臺，為業內機器人企業提供測試服務，使其新產品能夠符合行業標準，從實驗室正式走向市場。此外，眾為興對SCARA制造工藝和應用工藝繼續進行研究，生產出更高性能、更可靠、更好用的SCARA。

　　有業內人士提出，SCARA市場將迎來“血戰的一年”，競爭的激烈可想而知，為了保持行業領先地位，眾為興一方面將進一步提高機器人的可靠性和應用工藝；另一方面，加強機器人測試平臺建設，確保行業每一臺機器人可靠，建立SCARA機械手的行業標準，并提高其行業認知水平，有效杜絕價格戰亂象。

　　以研發高性能、高可靠性、更好用的SCARA為方向，從建設好的SCARA機械手工程實驗室出發，眾為興在確保產品走出實驗室的時候符合行業標準的同時，將聚焦若干細分應用市場，進行細分領域的工藝研究。

　　從細分領域來看，眾為興SCARA螺絲機以快、智能、穩定的特點成為這一領域的佼佼者，其SCARA螺絲機鎖付節奏1秒以內即可精確完成；鎖付過程中遇到螺絲卡住、浮鎖、滑牙、滑槽等問題，能自動判斷并修正不良工序；并且，眾為興基于對鎖付工藝的研究，對整個鎖付過程扭矩旋轉角度進行監測，鎖付結果可以實現輸出，設備穩定執行鎖付可達上千、上萬次。

眾為興可為客戶定制整套鎖螺絲方案

以趨勢和企業的確定性應對行業的不確定性。

　　在經歷了去年的小幅度爆發之后，2018年，機器人行業進入調整期，增速放緩；此外，手機消費動力不足也導致了機器人需求減少，而機器人使用者更趨于理性。加上中美貿易戰、價格戰等影響，機器人行業的“不確定性”慢慢擴大，大家對于未來機器人市場增長動力源及市場機會在哪開始變得迷茫，焦慮感也在行業內蔓延。

　　曾義強認為只要智能制造方向是確定的，企業有自己明確的定位，這種不確定性就不會成為“障礙”。“企業要正確看待規模，不貪大求全，不找捷徑；另外，企業的專業性、積累和技能也必須要有提升。”　

　　“眾為興從做機器人開始，對自己都有一個明確的定位——做高性能，能為客戶解決生產制造方面問題的機器人，簡言之就是‘能用的機器人，能幫客戶賺錢的機器人’”。曾義強認為使用者更加理性對眾為興來說反而是利好的消息。

　　“用戶越來越清楚自己需要什么，越來越理性和聰明，用戶買機器人不是便宜才買，而是為了解決他某種應用，還特別看重產品品質保證和服務。”他進一步指出。

　　為了更好地解決客戶的問題，眾為興在背后下了很大的功夫。眾為興首先對一些特定的工藝做了深入的研究和積累，確保應用和研究的方向是符合現在產業界需求的；其次，將這些應用和理解，做成了實驗室的標準，對行業每種應用、每個新需求，都能進行實驗，通過實驗室測試，就能做一個基本的判斷。

　　在明確定位的基礎上，曾義強表示，對于企業來說，首先要正確理解機器人這個產業是需要技術基礎和工藝特點的，不是短時間內，簡單的拿來主義就能學會；其次，企業應該制定一個符合自己定位和市場規律的預期。

　　而對于3C 市場的需求不達預期的情況，眾為興方面表示，中國市場除了3C以外，還有很多和民生相關的產品。“除了3C，眾為興還涉足食品、包裝等領域，隨著產業轉移，我們將一部分市場關注點轉移至了國外。”曾義強最后強調。

     好了，對SCARA機械手的盤點就到這此為止了。更多精彩，敬請期待。
 

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