SCARA卷上天，阿童木機器人憑什么“后來者居上”？

2024年以來，在折疊屏、MR和AR設備等新產品推出，以及換機周期、疊加“以舊換新”補貼政策加碼之下，3C電子行業復蘇形勢明朗，增長勢頭漸起。受此影響，SCARA機器人銷量曲線正“抬頭 ”。GGII調研統計數據預測，2024年，中國SCARA市場銷量預計為7.45萬臺，同比增長8.44%。
 

為滿足3C電子、汽車部件、新能源等行業更深層次的“國產替代”需求，9月24日，阿童木機器人在工博會上正式發布了全新“經濟型SCARA”機器人系列產品。

阿童木機器人經濟型SCARA

相較于“高速SCARA”，經濟型SCARA有哪些異同之處？經濟型SCARA在性能上表現如何？為哪些應用而生？阿童木機器人在推出新品背后的思考……帶著這些問題，高工機器人進行了一次深入調研。
 

& 先攀登高峰，繼而漫步丘陵

“高速”是阿童木機器人的技術基因和優勢所在，以高速并聯機器人產品起家的阿童木機器人在2022年重磅發布了“高速SCARA”產品，正式向行業宣告了阿童木機器人堅定“高速機器人”的發展路線和向多樣化產品線轉型的決心。
 

彼時，阿童木機器人在深挖新能源頭部企業需求時發現，盡管并聯機器人的速度優勢顯著，但企業更加認可SCARA在高速的同時還能兼具較高的持續精度。在產線中，光伏串焊、軟包電池極片疊片等環節所使用的高端SCARA幾乎被史陶比爾、電裝、安川等外資品牌壟斷，但降本增效壓力之下，企業也在尋求性價比更高的產品選擇。
 

基于“以客戶需求為中心”的理念，阿童木機器人在深入調研思索后，毅然決定踏上由單一產品向多樣化“高速機器人”產品線的重大轉型之路。
 

國產SCARA機器人已打下中國市場的“半壁江山”。高工機器人產業研究所（GGII）數據顯示，2023年SCARA機器人市場銷量份額中，國產占比58.28%。
 

“阿童木希望依靠更好的產品質量，更高的技術水準去PK頭部外資品牌，進行國產化替代，發揮國產品牌的更大價值，而不是國產大軍之間的低價互卷。”阿童木機器人副總經理吳江峰在接受高工機器人的調研時表示。

阿童木機器人副總經理吳江峰

依托在高速并聯機器人上多年積累的研發設計經驗，以及包括高速運動控制技術、驅控一體技術、本體輕量化設計技術、以及先進的視覺識別及跟蹤技術等領域的深厚技術積淀，加之國內減速機廠商的大力支持，阿童木機器人確保了高速SCARA機器人極具優勢的綜合性能，展現出卓越的速度、精度、穩定性和智能化水平。
 

最終，阿童木機器人將并聯機器人的“高速”與傳統SCARA的“高精度”融合，開發出了國產高速SCARA產品，并進入客戶現場實現對國外品牌的“國產替代”。與市面上傳統的產品并不一樣，其追求更高的速度，最高節拍達到了240ppm（0.25s)，最高精度±0.02mm。
 

要想開發出可以對標甚至趕超頭部企業的高速SCARA產品并非易事。吳江峰在接受高工機器人調研時表示，公司在開發高速SCARA時主要遇到了三個方面的難題：第一，減速機；第二，驅控一體；第三，輕量化設計。
 

在減速機方面，當SCARA的速度上去了，減速機的使用頻次大幅增加，導致它的壽命急速降低。對此，阿童木機器人聯合3家減速機上市公司和1家軍工企業，以及天津大學、北京航空航天大學聯合攻關，開發并實現落地生產了一款可以理解為“諧波+RV”的擁有獨特結構設計的減速機。
 

在驅控一體方面，阿童木機器人通過將驅動器與控制器高度集成于一塊集成線路板中，消除傳統方案中存在的通訊延時、通訊不穩定等問題。采用驅控一體技術，既提高了SCARA的響應效率，又加強了高速運行中的穩定性。經過測算，SCARA速度大致可以提高15%以上。
 

在輕量化設計方面，傳統的SCARA機型為保證精度，基本采用了外資品牌的結構設計，本體偏重。依托并聯機器人的研發經驗，阿童木機器人打破傳統的電機串列式布局設計，改用圍繞二軸減速機的旋轉式布局設計，通過皮帶向前傳遞扭矩，類似不倒翁的底重頭輕的設計原理，三個電機圍繞在中空環形減速機周邊形成環形慣量，實現機身輕量化的同時也極大提高了減速機的使用壽命。
 

先攀登最陡峭的山峰，繼而方可漫步丘陵。
 

由上而下，完成難度最高的極致指標的高速SCARA開發、解決企業在高難度細分場景的應用、積累了豐富的場景經驗后，阿童木機器人進一步開發“經濟型SCARA”去匹配更加多樣化的需求，相對而言就會簡單一些。
 

& 最高節拍0.36s，使用成本減半

經濟型SCARA為滿足產線對高性價比機型的需求而生。大量場景并不需要240ppm（0.25s)極高節拍的高速SCARA，只需要相對更低的速度，更高的性價比。經濟型SCARA共包含M-BD和M-GD兩大系列，十余款機型，臂展覆蓋400mm-1000mm，最大負載為20kg。
 

依托高速SCARA的技術積淀，經濟型SCARA在速度與精度上同樣展示出卓越的性能實力，較市面上同等SCARA性能表現更優。其標準周期時間達到了0.36s，在同等產品中表現亮眼，據阿童木機器人的測試，市面上同等機型普遍為0.40s以上。

從工作空間來看，M-BD系列大臂旋轉角度可達±132°，小臂旋轉角度可達±154°，最大可覆蓋直徑1220mm的廣扇形區域；M-GD系列大臂旋轉角度可達±130°，小臂旋轉角度可達±150°，最大可覆蓋直徑2000mm的廣扇形區域。
 

瞄準3C電子、汽車部件、新能源等行業，經濟型SCARA可滿足多工位、長距離的搬運、分揀和裝配作業等場景要求。其典型應用包含：電焊、上下料、部件組裝、鎖緊裝置、切斷裝置、傳送帶跟蹤、視覺檢測、計量分配、物料搬運等。
 

在開發高速SCARA時，阿童木機器人已突破了輕量化設計、驅控一體等技術難題，在此基礎之上，經濟型SCARA開發的最大難題在于，降配后如何保證產品的性能與運行穩定性，實現更低能耗、更高性能。
 

對此，阿童木機器人一方面通過拓撲優化、模塊化設計及中空設計等策略減輕結構重量；另一方面，在開發高速SCARA時，阿童木機器人定制了單軸額定輸出電流最高達到2000W的高轉速電機，經濟型則在其基礎上適當降低功率，但仍然比傳統SCARA產品所采用的電機轉速更高，在同等體積和重量條件下實現了更高的轉矩輸出，從而在保持高性能的基礎上實現顯著減重。
 

嚴格進行供應商考核是又一大關鍵，對核心零部件進行批量的老化測試，檢驗是否能保證產品的性能和穩定性。以減速機為例，阿童木機器人經過輕量化設計后，測試了大量國產廠商的諧波減速機，結合在開發高速機器人時的經驗，定制了一款經濟型SCARA專用的諧波減速機。
 

值得一提的是，阿童木機器人基于并聯機器人多軸耦合聯動的運動算法經驗，對高速SCARA的運動規劃進行優化以得出最優路徑，并將其移植到經濟型SCARA上。
 

“相較于外資品牌的同等產品，經濟型SCARA的售價僅為其一半。”吳江峰透露。一方面得益于阿童木機器人深厚的技術積累和高效的開發實力，另一方面也是其先進的生產工藝及量產能力的展現。
 

2023年6月，阿童木機器人獲評“江蘇省級數字化智能制造車間”的先進機器人裝配流水線正式啟用，該工廠SCARA和驅控一體控制柜的年產能達到5萬臺，自動化程度高，可高質量、大批量下線SCARA本體和驅控一體控制柜，配合先進老化測試車間，極大提高生產效率和產品質量，大幅降低生產成本。

絕不僅僅只是售價低，經濟型SCARA的綜合使用成本更顯優勢。
 

吳江峰向高工機器人舉例，在某德國獨資汽車零部件現場，原設計每條線需要使用6臺外資品牌的方案，因為預算和貨期原因，計劃更換為8-12臺國產品牌進行替換，以確保性能達標。
 

“阿童木SCARA產品有幸參與，經過首套測試驗證，我們的應用性能完全不輸國外品牌，最終實現同等臺數，同等設計方案的直接替換，為國產機器人贏得了客戶的信任，也為阿童木后續與客戶的持續合作奠定了基礎。我們想向客戶證明，國產機器人也完全可以做到。”吳江峰在接受高工機器人的調研時表示。
 

不僅如此，阿童木機器人相繼在蘇州吳江、昆山、南京、深圳、成都、新鄉設立子公司或生產基地，供貨及時的同時也實現了“2小時響應*24小時抵達*72小時解決問題”，動態響應，高效協同，以最快的速度解決問題。自2021年開始，阿童木機器人煥新品牌形象，并加大市場推廣力度，強化服務力，以雙驅動力為訂單保駕護航。
 

截至目前，阿童木機器人各產品累計出貨超8000臺/套，已服務超千家企業，業務遍布全球20多個國家和地區。
 

& 持續創新，改變世界

“癡迷投入研發，我們有點研發‘瘋’。”吳江峰直言。
 

創立以來的11年里，阿童木機器人始終堅持自主正向研發與技術創新。在標準機型之外，阿童木機器人還提供差異化定制機型服務，滿足特殊場景應用需求。
 

高工機器人了解到，阿童木機器人當前正在研發四大新品：1200mm臂展，50kg負載的經濟型SCARA；輕載吊裝SCARA；新一代驅控視一體控制柜；人形機器人。
 

1200mm臂展，50kg負載的經濟型SCARA將主要用于鋰電行業，同時也面向食品飲料、家電、汽車零部件等行業應用。
 

輕載吊裝SCARA主要針對3C行業，進一步壯大阿童木機器人的SCARA“全家桶”，擴大應用覆蓋范圍。
 

驅控視一體控制柜是在驅控一體和視控一體的基礎之上進行整合。原本的視覺和控制器不是一套語言，阿童木機器人正進行整體語言架構移載，用一套語言進行控制。僅需1個PLC實現驅控視所有功能，同時成本亦可進一步降低。
 

關于人形機器人的開發，阿童木機器人將重心放置于雙足機器人開發，目前仍處于初期階段。高工機器人了解到，阿童木機器人正嘗試將并聯機器人的構型移植至人形機器人的腿部設計。
 

吳江峰表示，傳統直立的串聯結構之下人形機器人腿部承載力較弱，而并聯機器人剛度大。若腿部改用并聯機器人的設計，一方面人形機器人跳起落地時可以展現出更強大的承載力和和抗沖擊能力，另一方面也可以在輕量化設計之下（碳纖維、鎂鋁合金）實現更小的慣量和更強的柔韌性，從而實現更快的走路速度和更大的承載能力。
 

通過持續創新改變世界，這是阿童木機器人的核心價值觀。“無論困難與否，阿童木機器人都在付諸實踐，想到了就做，盡早做，盡力做。正如，天下事有難易乎？為之，則難者亦易矣；不為，則易者亦難矣。”吳江峰最后說道。