SCARA机器人的发展史_SCARA机器人的未来
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！”
【SCARA机器人的发展史_SCARA机器人的未来】 “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 。
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