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【原创】内卷的SCARA
SCARA | ABB| EPSON 文章来源自:高工机器人网
2021-10-11 10:01:31 阅读:2247
摘要从ABB的新款SCARA说起……

撰文 | 大头

赶在国庆之前,ABB又双叒叕发布新品了!

这次发布的是新款的SCARA产品——IRB 920T。ABB第一次发布SCARA产品是在2015年,发布的是IRB 910,额定负载3KG,最大负载6KG,正装;而3年后的2018年,ABB推出了倒装的SCARA;如今同样时隔3年,ABB又推出了新品。

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从发布速度来说,SCARA产品线3年一款新品相比国产厂家来说不算快,不过ABB的产品线非常广,整体来看,发布新品的速度还是挺快的。

从SCARA的产品发布上也可以一窥ABB的产品策略。

首先,从负载上,ABB首先推出的是3KG与6KG负载的SCARA产品。GGII数据显示,2020年中国市场负载6KG及以下的SCARA产品销量占比超过75%。值得注意的是,随着新能源领域需求的释放,负载10KG及以上的SCARA销量占比呈上升态势。因此,就目前来看,轻负载SCARA依然是最主力战场,ABB最先推出该负载范围的SCARA也是理所当然的事。

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其次是安装方式,事实上,倒装的SCARA并非真正不可替代,并且倒装的SCARA不管是设计成本还是使用成本都有明显增加,但是对于“客户要什么我就有什么”的ABB来说,显然不管是技术上还是市场策略上都不愿意放弃这个“微量市场”,所以推出倒装SCARA势在必行。

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再来是臂展。可以看出ABB并不愿意追随EPSON,所以其各个系列都有意无意地避开EPSON最火的LS系列的臂展。比如,倒装3KG的SCARA一般是400mm臂长,而ABB是350mm;6KG的SCARA臂长一般是500mm、600mm、700mm,LS6的臂长也是500mm、600mm、700mm,而ABB是450mm、550mm、650mm,对标的是EPSON的G6系列。这个臂展的选择我觉得还是挺有意思的,也大概只有ABB这类头部玩家才敢这样定义。

对于正装SCARA,ABB只有额定负载3KG、最大负载6KG的产品。而ABB似乎想使用6KG这一个系列去覆盖3KG和6KG的场景。所以我们看到其他品牌厂家出货量最大的就是臂展400mm、500mm、600mm的产品,而ABB的450mm、550mm、650mm刚好可以覆盖并且长一点。

这是否有点“入乡随俗”的味道?国产品牌的厂家不都喜欢相同负载比你长一点,或者相同臂长负载大一点这样的产品定义么?只不过在SCARA机器人领域,EPSON占据绝对优势,大部分国产品牌从EPSON“嘴里抢肉吃”,不管是负载还是臂长甚至安装孔位都要与EPSON对齐,不然客户会有意见。但ABB就是不走寻常路,“我就是要压你一头”。

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然后是节拍上。如上文所说,ABB的臂长对标的是EPSON出货量很少的G6系列产品,但是节拍更快。所以ABB这次就是要从节拍上硬刚。

最后是外观,很明显这次的选型设计与之前的两款有明显的区别,个人感觉新款的整体造型好看一点,不太好的一点是裸露的螺钉有点密集了。(为了方便区分,我们分别称为新款与旧款,而不讲具体型号)从产品图上看:

新款比旧款二关节看起来更矮更紧凑;

新款外露的螺钉更多;

新旧款硬限位设计不同;

新款改成了中空走线;

新款的二轴电机猜测放到了二关节的后面类似撅了下屁股,减少了二关节的整体惯量;

新款标准节拍最快0.29s比旧款最快0.37s提高了0.08s!

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是的,专门花一章来介绍ABB的新款,其实就是想引出这个“节拍”。总体来说,ABB的旧款SCARA不管是价格还是性能上都没有突出的点,猜测ABB也是意识到了这一点,所以并不是按照ABB以往的思路把SCARA系列补齐,而是赶紧推出“加强版”,节拍一下子上了一个等级。要知道节拍从0.5进入0.4不难,要从0.4进入0.3就得一点一点抠了。

当然,以上纯属猜测,若不幸言中请加鸡腿。我个人倒是看好这一步,与其系列全而不精,不如精益求精,打造爆款,系列补全只是时间问题。

价格内卷VS性能内卷

话分两头,如果各位还记得的话,2020年8月份的时候我写了一篇文章《性能上不去,价格下不来,SCARA该何去何从?》(文章回顾请点击)。里面写到在2010年到2015年左右,0.4s的标准节拍是区分高端SCARA与低端SCARA的门槛,而到了2015年到2020年左右,0.4s已经变成了基本操作了,一家SCARA机器人厂家如果没有一款产品节拍是进到0.4s内的,都不好意思说自己的专业的。

然而,在很长的时间里,从0.4s再往前推进是以0.01s为单位的,到了这个地步,要优化是非常非常困难的了,而又由于大家的水平都差不太多了,才掀起了SCARA的价格战,甚至有玩家不惜亏本出售以抢占市场,所以我才说“SCARA性能上不去,价格下不来”。似乎有点七伤拳的意思,先伤己,后伤人,看谁撑得住。

于是,SCARA市场的价格内卷就这样开始了,低价SCARA的消息层不出穷。然而,低价也是有瓶颈的,当价格已经探底后,再降就真的要团灭了,并且对于国外品牌来说,打价格战实在落不下面子,所以只能另谋出路,所以,性能的内卷也就开始了。

小插曲:当时一位ABB的朋友说他们内部也注意到了我这篇文章,现在想想,也许正是因为他们也认为SCARA性能需要有所突破,并且IRB 920T当时正在研发中(我当时并不知情),说明大家都在思考,SCARA该何去何从。

讲SCARA必须从盟主开始。EPSON凭借LS系列“称霸武林”10来年,因此拿LS6作为参考标准,LS6最大负载、600mm臂长的SCARA,其标准节拍是0.39s,对应的4个电机功率是200/200/100/100,而LS系列近期已经宣布退市,取而代之的是LS6-B。LS6-B采用了新的电机,功率不变还是200/200/100/100,但有个很好的优点是“无电池”设计,意思是理论上不会丢零点,然而LS6-B可以说是纯粹的替换,600mm臂长的节拍是0.40s,比LS6略低。

这显然不能衬托盟主的地位,于是EPSON最近又推出了加强版LS-B-V1,600mm臂长的节拍达到0.35s,电机功率分别是520/520/150/100。各位看出来了吗?加强版是把电机功率加大了,由此出力自然就大了,加速也快了,所以节拍就快了。

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再来看看KUKA的KR6-R700,最大负载6KG,臂长700mm,节拍0.38s,电机功率分别是400/400/100/100,功率介于LS6与LS6-B-V1之间,节拍也刚好介入两者之间。

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再来看ABB最新发布的IRB 920T,650mm臂长,节拍0.30s,为什么这么快?因为电机功率猜测分别是500/500/200/100,也是“大力出奇迹”。

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最后来看更猛的FANUC的SR-6iA,同样650mm臂长,节拍达到了惊人的0.29s,电机功率猜测达到了丧心病狂的750/550/300/300,这个配置已经可以带10KG甚至20KG负载了,而FANUC却用在了6KG的SCARA上,土豪得令人发指!

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这里要插入一下Stäubli的SCARA产品TS2-60,节拍达到0.27s,还有TS2-40更是达到0.25s,不过因为Staubli比较小众,而且配置是拥有自主产权的超高性能减速机和电机,所以不与其做横向对比了。(我们不配~~~~~)

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现在看起来就很明确了,所谓的性能提升与高速版,其实就是“大马拉小车”,这是最直接的方式。所以当我们看到节拍一个比一个猛的时候,并不是你的设计差了,而是你更新换代慢了。

像EPSON这类老玩家是做了升级版,像FANUC、ABB、KUKA这类SCARA的新玩家是入局就直接走高位,看起来似乎“出道即巅峰”,实际背后的策略也非常简单。当然策略简单,并不是说设计简单,比如EPSON的“无电池”设计的电机就是很好的细节改进,而且国产跟随的话成本有点高了,但这是趋势,再等等。

那么问题来了,以前的文章我就说过“传统电机+谐波”的方式是有技术瓶颈的!前面提到的几家都是通过加大电机功率,也就是扭矩,即加速度的方式提升节拍,但是并不是只加大电机功率就可以的,一旦电机扭矩变大,也就是谐波减速机的输入扭矩变大,对减速机的损耗就会明显增加,特别是长期短距离高加减速的运动会更伤减速机。

所以,一般6KG负载的SCARA一二轴减速机分别是25跟20,如果电机加大,可能减速机也要相应加大一个规格变成32跟25,但这又会引入另一个问题,减速机变大,输入转速又要变小了,也就是电机转速要限制,直接的影响就是机器人的末端线速度要降低。

以HD的谐波为参考,25的最高转入转速是5600,比一般电机最高转速6000小一点,如果换成32的谐波,最高转速就降到了4800,这个时候如果做长距离的运动,节拍的影响就明显了。所以,我目前还不太清楚这几家是怎么解决这个问题的,是不换减速机牺牲寿命,还是换减速机牺牲线速度?还是有两全其美的方案?HD的谐波倒是有高速版,也就是把脂润滑换变油润滑,最高转速可以明显提高,但是这样的话装配与维护成本会提高,漏油的风险也相应提升。但是,Stäubli自己的减速机却没有这样的问题,因为不是靠变形来啮合,Staubli自己的减速机就是这么牛,精度又高,刚性又好,体积又小~就是贵~

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所以谐波这个问题目前还是个谜,需要时间来解答。我相信这几家肯定都知道这个问题,只是不知道他们采用了什么方案去平衡,接下来,会不会出现某个品牌批量漏油或者减速机损坏的情况?还是说现场使用会做限制?我们拭目以待。

需要补充一点是,对于国产品牌来说,假如是通过油润滑或者说HD有特供的产品的话,那国产品牌是很难跟随的,加大电机不是问题,国产品牌很容易做到,但是据我所说,除了HD,还没有第二家有油润滑的谐波,也没有国产高速谐波,如果只能用HD的油润滑(人家还不一定卖),那其实也没有什么竞争力,哪家国产品牌能从HD那里拿到比上面四家还低的价格呢?即使能拿到一样的价格,又不具备国产性价比优势,也做不了。所以,这个问题还待后续解答。

这里还要插播一个八卦,据我所知,在此之前曾经有两家SCARA厂家尝试过高速版SCARA,用的也是“大马拉小车”的策略,因为未经证实,品牌就不说了,各位就当故事姑妄听之。

一家据说在首批10台出机有7台出现了减速机提前损坏召回的情况,后面既换了减速机又做了限制保护;另一据说产品都没能发布,在发布前的最终测试中发现了减速机无法满足要求,寿命大幅降低,产品最终胎死腹中。两个故事都指向了节拍与减速机的矛盾关系,所以平衡很重要。

如何看待内卷?

SCARA机器人走到今天就形成了一个有意思的“内卷”现象了。

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国产品牌价格内卷,想尽一切办法降成本,甚至不惜牺牲部分性能;而进口品牌降价幅度有限,所以走的是性能内卷,不断压低节拍。而相信不久之后,国产品牌马上也会跟随“大马拉小车”的策略,卷得更深。

这也是无奈之举,在关键零部件或者构型有所突破之前,“大马拉小车”是最直接、最有效的方式。而SCARA的优势厂家也需要引起足够重视,EPSON是SCARA龙头,已经推出高速版,而ABB、FANUC、KUKA并不是SCARA优势厂家,但显然对于SCARA的战场非常重视,并且由于没有“包袱”,所以直接上高速版。而对于老牌SCARA厂家,升级是必然的,多年积累下来的优势如果不守住很快就会被替换掉,只是如何升级、如何平衡成本、与旧款的替换还是搭配,等等这些都成了现实考虑的问题。

内卷并非坏事,背后是市场竞争在推动着SCARA这款产品在进化。

有人主张百花齐放,全品类,全系列;有人主张专精专注,一款构型不断演进创新。各有各的优劣,每一条路线都会有瓶颈。我个人的观点是,不管走哪一条路线,首先得有优势产品,并且保持下去,然后才是其他产品。比如一提到SCARA第一个想到的是EPSON;提到DELTA第一个想到的是ABB;提到激光焊接第一个想到的是Stäubli;提到折弯机器人第一个想到的是ESTUN。

优势产品是名片,也是支柱,特别对于中小型公司来说,价格内卷与性能内卷来临时,你是否有优势产品,你的优势又是否守得住呢?

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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