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從研發(fā)角度盤(pán)點(diǎn)SCARA機(jī)械手的成長(zhǎng)歷程
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(méi)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(jiàn)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(shuō)，你在末端敲一下，電機(jī)馬上就感覺(jué)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(lái)。而且實(shí)際上伺服電機(jī)是停不下來(lái)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(huà)，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(lái)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(lái)不動(dòng)了。所以臂長(zhǎng)短還看不出來(lái)，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(lái)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(jué)不出來(lái)。
全球第一臺(tái)直驅(qū)的SCARA機(jī)械手
隨著機(jī)器人發(fā)展，AdeptOne很快也退出舞臺(tái)了，不過(guò)他的影響還是很深遠(yuǎn)的。
曾經(jīng)全球最快的SCARA機(jī)械手
前面我們講了AdeptOne有很多硬傷，傻大笨粗，所以后來(lái)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(xiàn)式分布。
然而，Cobra的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)去了，這個(gè)視頻在現(xiàn)在看來(lái)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。
講完了SCARA的前輩，要講回現(xiàn)實(shí)中的SCARA機(jī)器人廠家中，眾為興機(jī)械手經(jīng)歷了四代產(chǎn)品進(jìn)化，從銷(xiāo)量上來(lái)看，眾為興SCARA機(jī)械手可以說(shuō)已經(jīng)取得了階段性地成功，眾為興董事長(zhǎng)曾義強(qiáng)將這個(gè)歸結(jié)為產(chǎn)品的快、準(zhǔn)、穩(wěn)。
眾為興2018年推出的新一代GR系列SCARA機(jī)械手
另一方面眾為興機(jī)械手也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
第一是硬件優(yōu)勢(shì)，同等級(jí)機(jī)器人眾為興為重載設(shè)計(jì)，例如其它品牌支持1~3kg，眾為興SCARA支持2~5kg，外部IO數(shù)量接近一些其它品牌SCARA的兩倍；
第二是軟件優(yōu)勢(shì)，眾為興常用碼垛、視覺(jué)函數(shù)庫(kù)打包方便調(diào)用，自動(dòng)標(biāo)定功能省時(shí)，多線(xiàn)程并行執(zhí)行最多同時(shí)支持5個(gè)多任務(wù)，并且軟件功能全部開(kāi)放不收取其它費(fèi)用；
第三是服務(wù)優(yōu)勢(shì)，眾為興可以按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為客戶(hù)定制伺服參數(shù)貼近生產(chǎn)，可以按照行業(yè)制造工藝特點(diǎn)為客戶(hù)定制SCARA包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及軟件，在公司對(duì)客戶(hù)進(jìn)行免費(fèi)的機(jī)器人特訓(xùn)。
在曾義強(qiáng)看來(lái)，客戶(hù)如果脫離效率談機(jī)器人，那么機(jī)器人市場(chǎng)就是不存在的，因此，在滿(mǎn)足功能的情況下，快就是滿(mǎn)足效率最根本的保證，然而要達(dá)到“快”并不容易。比如SCARA在桌面搬運(yùn)中的應(yīng)用，需要根據(jù)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇最優(yōu)的搬運(yùn)軌跡，結(jié)合最優(yōu)的速度曲線(xiàn)，才能讓SCARA的速度發(fā)揮到極致。
2017年，在東莞某客戶(hù)手機(jī)玻璃屏搬運(yùn)的應(yīng)用中，眾為興的SCARA機(jī)械手通過(guò)調(diào)整搬運(yùn)軌跡和速度曲線(xiàn)從最初每小時(shí)可完成2000片到每小時(shí)完成2600片，遠(yuǎn)超客戶(hù)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(zhǔn)備工作——研發(fā)的算法、實(shí)驗(yàn)的裝配、改進(jìn)了測(cè)試方法，保證了批量制造的性能。”曾義強(qiáng)說(shuō)。
SCARA在PCB插件以及精準(zhǔn)裝配應(yīng)用中，如何滿(mǎn)足精準(zhǔn)的要求？眾為興主要通過(guò)內(nèi)準(zhǔn)和外準(zhǔn)兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)準(zhǔn)方面，依托于眾為興在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域十幾年的技術(shù)積累，SCARA核心的控制器、驅(qū)動(dòng)器都是自主研發(fā)生產(chǎn)并且已經(jīng)獲得了下游客戶(hù)的充分驗(yàn)證。本體結(jié)構(gòu)部分，減速機(jī)、絲桿、花鍵等，眾為興選擇與細(xì)分頂尖制造商合作，從內(nèi)部性能上保證了機(jī)器人的精準(zhǔn)。
外準(zhǔn)方面，通過(guò)添加機(jī)器視覺(jué)的方式，進(jìn)一步提升機(jī)器人裝配的精準(zhǔn)。其中，視覺(jué)應(yīng)用又分視覺(jué)方案和標(biāo)定。眾為興視覺(jué)應(yīng)用方案分為正裝，倒裝，J4軸安裝，J2軸安裝等。動(dòng)態(tài)視覺(jué)一般為正裝，又分為距離觸發(fā)、時(shí)間觸發(fā)。從無(wú)序到有序，可采用正裝；無(wú)序到無(wú)序，采用J4+倒裝或者J2+倒裝；動(dòng)態(tài)跟隨一般采用視覺(jué)加編碼器共同應(yīng)用。此外，眾為興將獨(dú)有的自動(dòng)標(biāo)定功能打包進(jìn)了機(jī)器人配置當(dāng)中，大大地縮短了標(biāo)定時(shí)間。
至于穩(wěn)，眾為興則從SCARA本體結(jié)構(gòu)和軟件方面著手。本體內(nèi)部采用三角眼鏡蛇構(gòu)造，機(jī)身重量整體后移，外形采用流線(xiàn)曲面，不但減小風(fēng)阻，提升美感，更減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使運(yùn)行更平穩(wěn)；軟件部分啟動(dòng)二次抑制算法消除末端振動(dòng)。
堅(jiān)守：聚焦SCARA 細(xì)分突圍
之所以能夠?qū)CARA做到快、準(zhǔn)、穩(wěn)，跟眾為興一直以來(lái)的“聚焦”分不開(kāi)，曾義強(qiáng)說(shuō)，眾為興始終專(zhuān)注于SCARA，和其不相關(guān)的一律不做。
為了進(jìn)一步聚焦SCARA，眾為興已經(jīng)建立了深圳市高精度SCARA機(jī)械手工程實(shí)驗(yàn)室這個(gè)行業(yè)公共平臺(tái)，為業(yè)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)提供測(cè)試服務(wù)，使其新產(chǎn)品能夠符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)驗(yàn)室正式走向市場(chǎng)。此外，眾為興對(duì)SCARA制造工藝和應(yīng)用工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行研究，生產(chǎn)出更高性能、更可靠、更好用的SCARA。
有業(yè)內(nèi)人士提出，SCARA市場(chǎng)將迎來(lái)“血戰(zhàn)的一年”，競(jìng)爭(zhēng)的激烈可想而知，為了保持行業(yè)領(lǐng)先地位，眾為興一方面將進(jìn)一步提高機(jī)器人的可靠性和應(yīng)用工藝；另一方面，加強(qiáng)機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)建設(shè)，確保行業(yè)每一臺(tái)機(jī)器人可靠，建立SCARA機(jī)械手的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并提高其行業(yè)認(rèn)知水平，有效杜絕價(jià)格戰(zhàn)亂象。
以研發(fā)高性能、高可靠性、更好用的SCARA為方向，從建設(shè)好的SCARA機(jī)械手工程實(shí)驗(yàn)室出發(fā)，眾為興在確保產(chǎn)品走出實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，將聚焦若干細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)，進(jìn)行細(xì)分領(lǐng)域的工藝研究。
從細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，眾為興SCARA螺絲機(jī)以快、智能、穩(wěn)定的特點(diǎn)成為這一領(lǐng)域的佼佼者，其SCARA螺絲機(jī)鎖付節(jié)奏1秒以?xún)?nèi)即可精確完成；鎖付過(guò)程中遇到螺絲卡住、浮鎖、滑牙、滑槽等問(wèn)題，能自動(dòng)判斷并修正不良工序；并且，眾為興基于對(duì)鎖付工藝的研究，對(duì)整個(gè)鎖付過(guò)程扭矩旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鎖付結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)輸出，設(shè)備穩(wěn)定執(zhí)行鎖付可達(dá)上千、上萬(wàn)次。
眾為興可為客戶(hù)定制整套鎖螺絲方案
以趨勢(shì)和企業(yè)的確定性應(yīng)對(duì)行業(yè)的不確定性。
在經(jīng)歷了去年的小幅度爆發(fā)之后，2018年，機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入調(diào)整期，增速放緩；此外，手機(jī)消費(fèi)動(dòng)力不足也導(dǎo)致了機(jī)器人需求減少，而機(jī)器人使用者更趨于理性。加上中美貿(mào)易戰(zhàn)、價(jià)格戰(zhàn)等影響，機(jī)器人行業(yè)的“不確定性”慢慢擴(kuò)大，大家對(duì)于未來(lái)機(jī)器人市場(chǎng)增長(zhǎng)動(dòng)力源及市場(chǎng)機(jī)會(huì)在哪開(kāi)始變得迷茫，焦慮感也在行業(yè)內(nèi)蔓延。
曾義強(qiáng)認(rèn)為只要智能制造方向是確定的，企業(yè)有自己明確的定位，這種不確定性就不會(huì)成為“障礙”。“企業(yè)要正確看待規(guī)模，不貪大求全，不找捷徑；另外，企業(yè)的專(zhuān)業(yè)性、積累和技能也必須要有提升。”
“眾為興從做機(jī)器人開(kāi)始，對(duì)自己都有一個(gè)明確的定位——做高性能，能為客戶(hù)解決生產(chǎn)制造方面問(wèn)題的機(jī)器人，簡(jiǎn)言之就是‘能用的機(jī)器人，能幫客戶(hù)賺錢(qián)的機(jī)器人’”。曾義強(qiáng)認(rèn)為使用者更加理性對(duì)眾為興來(lái)說(shuō)反而是利好的消息。
“用戶(hù)越來(lái)越清楚自己需要什么，越來(lái)越理性和聰明，用戶(hù)買(mǎi)機(jī)器人不是便宜才買(mǎi)，而是為了解決他某種應(yīng)用，還特別看重產(chǎn)品品質(zhì)保證和服務(wù)。”他進(jìn)一步指出。
為了更好地解決客戶(hù)的問(wèn)題，眾為興在背后下了很大的功夫。眾為興首先對(duì)一些特定的工藝做了深入的研究和積累，確保應(yīng)用和研究的方向是符合現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)界需求的；其次，將這些應(yīng)用和理解，做成了實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)行業(yè)每種應(yīng)用、每個(gè)新需求，都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，就能做一個(gè)基本的判斷。
在明確定位的基礎(chǔ)上，曾義強(qiáng)表示，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，首先要正確理解機(jī)器人這個(gè)產(chǎn)業(yè)是需要技術(shù)基礎(chǔ)和工藝特點(diǎn)的，不是短時(shí)間內(nèi)，簡(jiǎn)單的拿來(lái)主義就能學(xué)會(huì)；其次，企業(yè)應(yīng)該制定一個(gè)符合自己定位和市場(chǎng)規(guī)律的預(yù)期。
而對(duì)于3C 市場(chǎng)的需求不達(dá)預(yù)期的情況，眾為興方面表示，中國(guó)市場(chǎng)除了3C以外，還有很多和民生相關(guān)的產(chǎn)品。“除了3C，眾為興還涉足食品、包裝等領(lǐng)域，隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，我們將一部分市場(chǎng)關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移至了國(guó)外。”曾義強(qiáng)最后強(qiáng)調(diào)。
好了，對(duì)SCARA機(jī)械手的盤(pán)點(diǎn)就到這此為止了。更多精彩，敬請(qǐng)期待。
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