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【原创】性能上不去,价格下不来,SCARA该何去何从?
SCARA | 小六轴 文章来源自:高工机器人网
2020-08-26 10:41:31 阅读:9044
摘要敢问路在何方?

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【文/大头】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。

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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。

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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?

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

注释:本文为作者投稿,内容系作者独立观点,不代表高工机器人立场


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