從研發(fā)角度盤點(diǎn)知名SCARA機(jī)器人
來源:
|
作者:kswpte
|
發(fā)布時(shí)間: 2017-12-25
|
15241 次瀏覽
|
分享到:
要問2017年什么機(jī)器人最火,那當(dāng)然非SCARA機(jī)器人莫屬。除了得益于3C行業(yè)、新能源行業(yè)的爆發(fā),SCARA機(jī)器人以其高速、高精度、高性價(jià)比的特點(diǎn)倍受市場(chǎng)歡迎。因此,16和17年,SCARA的出貨量非常巨大,想分這塊大蛋糕的廠家也如雨后春筍,價(jià)格戰(zhàn)更是非常慘烈!今天,我們從機(jī)器人研發(fā)工程師的角度,來盤點(diǎn)一下,在SCARA機(jī)器人中,有哪些值得我們的關(guān)注的產(chǎn)品。
全球第一臺(tái)直驅(qū)的SCARA機(jī)器人
1984年,世界上第一臺(tái)直驅(qū)的SCARA機(jī)器人——AdeptOne在Adept誕生。所謂直驅(qū),就是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)手臂,省去了中間的齒輪或鏈條等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是,沒有了傳動(dòng)系統(tǒng)造成的摩擦、齒隙和低剛度等弱點(diǎn),提高了響應(yīng)速度和精度。這在當(dāng)時(shí)名噪一時(shí)。然而,直驅(qū)的缺點(diǎn)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(jī)器人的電機(jī)體積都特別大;其次,由于是高剛性的傳動(dòng),所以末端的振動(dòng)很容易傳遍機(jī)器人全身,簡(jiǎn)單地說,你在末端敲一下,電機(jī)馬上就感覺到了,需要馬上進(jìn)行調(diào)整,所以可能整個(gè)機(jī)器人都會(huì)抖起來。而且實(shí)際上伺服電機(jī)是停不下來的。如果你在伺服電機(jī)上電之后仔細(xì)去觀察電機(jī)的編碼器的數(shù)值的話,你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)值并不是穩(wěn)定的,而是會(huì)在正負(fù)一個(gè)脈沖在那里跳來跳去,這是因?yàn)樗诓煌5匚⒄{(diào)自己的位置,而不是像步進(jìn)電機(jī)一樣,步進(jìn)步進(jìn),就是我給你多少個(gè)脈沖你就走多少步然后停下來不動(dòng)了。所以臂長(zhǎng)短還看不出來,臂長(zhǎng)一長(zhǎng),那你就會(huì)看到機(jī)器人會(huì)一直在那里抖,停不下來的。平時(shí)我們看不到,是因?yàn)榧恿藴p速機(jī),減速機(jī)內(nèi)部微小的間隙和柔性平衡了這個(gè)間隙,所以末端感覺不出來。 隨著機(jī)器人的發(fā)展,AdeptOne很快也退出舞臺(tái)了,不過他的影響還是很深遠(yuǎn)的。
曾經(jīng)全球最快的SCARA
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(shí)跟SCARA的外觀設(shè)計(jì)有關(guān)。在Cobra之前,SCARA的J2、J3、J4軸的電機(jī)布局一般是下面這種直線式分布。
然而,Cobra的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過仿真計(jì)算,找到了新的布局。如下面所示,讓三個(gè)電機(jī)呈三角形分布。這樣布局的好處是,電機(jī)更靠后,重心收回來了,慣量更小了,機(jī)器人自然也更快了。
然而,Cobra的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過仿真計(jì)算,找到了新的布局。如下面所示,讓三個(gè)電機(jī)呈三角形分布。這樣布局的好處是,電機(jī)更靠后,重心收回來了,慣量更小了,機(jī)器人自然也更快了。
由于這樣的布局,使得二關(guān)節(jié)看起來有點(diǎn)像三角形一樣,有點(diǎn)像眼鏡蛇,所以他們就給這個(gè)SCARA取名為Cobra。這樣的布局出來之后是一鳴驚人的,當(dāng)年Adept放出Cobra的宣傳視頻,一個(gè)吸彈珠的視頻,很多人都認(rèn)為Adept是加速了的,因?yàn)閷?shí)在太快了。即使是這么多年過去了,這個(gè)視頻在現(xiàn)在看來依然是不可思議的,至今能超越的人也不多,是一個(gè)里程碑式的產(chǎn)品。
SCARA行業(yè)的武林盟主
講完了SCARA的前輩,要講回現(xiàn)實(shí)中的武林盟主了。在SCARA廠家中,有且只有一個(gè)武林盟主,就是大名鼎鼎的EPSON。EPSON長(zhǎng)期占據(jù)著SCARA機(jī)器人的大部分市場(chǎng),最早是設(shè)計(jì)給自家工廠裝配手表,后來成熟了就單獨(dú)作為產(chǎn)品推向市場(chǎng),從此天雷滾滾,長(zhǎng)期霸占武林盟主的地位就是不退休。
EPSON的SCARA種類是業(yè)界最全的,從長(zhǎng)到短,從大到小,從輕到重,從正裝到倒裝,無所不有,滿足所有的應(yīng)用。而且,EPSON把SCARA的性價(jià)比可以說做到了極致,工業(yè)設(shè)計(jì)方面相對(duì)其他廠家會(huì)比較簡(jiǎn)潔,以實(shí)用為第一準(zhǔn)則。因所使用的電機(jī)、減速機(jī)、絲桿全部是從日本本土采購,簡(jiǎn)直白菜價(jià),所以其主打產(chǎn)品在中國(guó)的最低售價(jià)可以非常低,幾乎是國(guó)產(chǎn)品牌的成本價(jià)。所以盟主一聲令下,降價(jià),SCARA界就得死一批人。這也是為什么價(jià)格戰(zhàn)這么慘烈,為了壓縮成本,國(guó)產(chǎn)品牌當(dāng)然要尋找本土關(guān)鍵零部件,更有甚者是只問低價(jià),不管性能,價(jià)格做得非常非常低,不過這樣的機(jī)器人,誰用誰知道。
最快的SCARA
Staubli的這款TP80是我們目前知道的最快的SCARA,一分鐘可以抓取200次以上,秒殺其他所有品牌,特別是一般的SCARA只能做小范圍的高速運(yùn)動(dòng),一旦距離比較長(zhǎng),SCARA可以需要換手,而左右手換手的時(shí)候慣量太大,一般機(jī)器人都需要降速,而Staubli是直接高速甩過去,所以他不僅短距離節(jié)拍很快,長(zhǎng)距離的節(jié)拍也非常高,往尖莫及。另外,工業(yè)設(shè)計(jì)也做得非常好,非常有科技感。 不過呢,高手也有弱點(diǎn)。這款SCARA并不是通用的SCARA,是有不少應(yīng)用限制。首先,額定負(fù)載只有0.5KG,最大負(fù)載1KG(額定負(fù)載是指在這個(gè)負(fù)載下你可以全速跑,超過這個(gè)負(fù)載速度會(huì)有相應(yīng)的降低),這也是它會(huì)如此之快的原因,完全輕量化的設(shè)計(jì)。其次,由于獨(dú)特的設(shè)計(jì),J2軸電機(jī)拉回了基座里面,降低了前面的重量,但是J2軸的設(shè)計(jì)就變得復(fù)雜很多了,電機(jī)功率也增大了,這直接影響了生產(chǎn)難度和成本,因?yàn)檫@一款的售價(jià)也是桿桿的,而且產(chǎn)量也不高,因?yàn)檠b配實(shí)在太難了。另外,由于臂長(zhǎng)達(dá)到了800mm,這款機(jī)器人的重復(fù)定位精度降到了0.05mm,這也決定了它只合適于做輕量、中精度的分揀動(dòng)作。不過不管怎樣,這款SCARA也的確讓人眼光一亮。非常典型的工業(yè)精品。
最漂亮的SCARA
2015年在日本IREX展上第一次看到這一款機(jī)器人就被深深吸引住,實(shí)在太漂亮了。這絕對(duì)是見過的最漂亮的SCARA,沒有之一。整個(gè)造型看起來非常簡(jiǎn)潔,但是線條非常順暢,非常好看。盡管暫時(shí)不知道實(shí)際性能如果,當(dāng)時(shí)在展會(huì)上沒有看到高速跑,可能是出于安全原因,但是光是這個(gè)外形就足以迷倒眾多客戶。目前在中國(guó)似乎還沒有開賣,暫時(shí)不知性價(jià)比如何。
全球第一款無控制柜的SCARA
這是李群在2013年發(fā)布的一款產(chǎn)品,這款產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是沒有外置的電控柜。一般來說,機(jī)器人會(huì)分為兩個(gè)部分——機(jī)械本體和電控柜。而李群的理念是把電控柜整個(gè)塞到了機(jī)器人基座里,這樣一來,把機(jī)器人一放,只要一條小細(xì)的電源線纜就可以上電,省了很多麻煩。
不過呢,客觀來說,正是由于電控柜整個(gè)塞里了基座里,盡管李群的控制系統(tǒng)已經(jīng)非常小,但是放到SCARA的基座里還是讓基座看起來比一般SCARA要高一些。這在一定程度上會(huì)影響到客戶的機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì),需要把機(jī)器人底座根據(jù)工況做低一些。這也是這款產(chǎn)品小小瑕疵。不過呢,隨著QKM新一代控制系統(tǒng)的面世,體積會(huì)進(jìn)一步壓縮,高度會(huì)有顯著和降低。
全球第二款無控制柜的SCARA
今年,EPSON發(fā)布了他們的首款驅(qū)控一體的機(jī)器人T3系統(tǒng),也把電控柜塞到了基座里面。也和李群不同的是,這款機(jī)器人采用的是比較新穎的低壓電機(jī),這會(huì)使得控制系統(tǒng)更小,成本更低,但隨之犧牲的是速度和精度,比同規(guī)格的LS3要降一個(gè)檔次,這可謂EPSON針對(duì)中國(guó)和3C行業(yè)的高性(qi)價(jià)(gai)比(ban)款。
最多變的SCARA
柯馬的SCARA機(jī)器人簡(jiǎn)直就是SCARA界的變形金剛。創(chuàng)(sang)意(xin)十(bing)足(kuang)地把不同臂長(zhǎng)、正裝倒裝、臂裝幾種不同類型的SCARA設(shè)計(jì)成由相同的模塊去拼裝??蛻粝朐趺磽Q就怎么換。
最新款的SCARA
SCARA今年這么火爆,作為四大家族之一的FANUC也不甘寂寞,上周就發(fā)布了他們的第一款SCARA機(jī)器人。設(shè)計(jì)上呢,這款SCARA還是延續(xù)了FANUC一慣的小黃人設(shè)計(jì),配色也挺不錯(cuò)。性能方面目前知道得不多,不過呢,從圖片和介紹上留意到這款產(chǎn)品有兩個(gè)特點(diǎn)。
第一,機(jī)器人本體上的線纜似乎不是采用了常見的波紋管去走線,而好像是采用了定制的一體化線纜。這是最近最新的設(shè)計(jì)想法,這樣設(shè)計(jì)的好處是作線工藝會(huì)好很多,線纜由供應(yīng)商定制來料,對(duì)工人要求低了。
第二,隨著這款機(jī)器人的發(fā)布,F(xiàn)ANUC同時(shí)推出一另一個(gè)理念,就是虛擬示教器概念。意思是說,拋棄傳統(tǒng)的示教器,轉(zhuǎn)而在網(wǎng)頁上進(jìn)行示教,而網(wǎng)頁的載體可以是PC,可以是平板,也可以是手機(jī)。
好了,對(duì)SCARA的盤點(diǎn)就到這此為止了。更多精彩,敬請(qǐng)期待。