SCARA卷上天，阿童木机器人凭什么“后来者居上”？

2024年以来，在折叠屏、MR和AR设备等新产品推出，以及换机周期、叠加“以旧换新”补贴政策加码之下，3C电子行业复苏形势明朗，增长势头渐起。受此影响，SCARA机器人销量曲线正“抬头 ”。GGII调研统计数据预测，2024年，中国SCARA市场销量预计为7.45万台，同比增长8.44%。
 

为满足3C电子、汽车部件、新能源等行业更深层次的“国产替代”需求，9月24日，阿童木机器人在工博会上正式发布了全新“经济型SCARA”机器人系列产品。

阿童木机器人经济型SCARA

相较于“高速SCARA”，经济型SCARA有哪些异同之处？经济型SCARA在性能上表现如何？为哪些应用而生？阿童木机器人在推出新品背后的思考……带着这些问题，高工机器人进行了一次深入调研。
 

& 先攀登高峰，继而漫步丘陵

“高速”是阿童木机器人的技术基因和优势所在，以高速并联机器人产品起家的阿童木机器人在2022年重磅发布了“高速SCARA”产品，正式向行业宣告了阿童木机器人坚定“高速机器人”的发展路线和向多样化产品线转型的决心。
 

彼时，阿童木机器人在深挖新能源头部企业需求时发现，尽管并联机器人的速度优势显著，但企业更加认可SCARA在高速的同时还能兼具较高的持续精度。在产线中，光伏串焊、软包电池极片叠片等环节所使用的高端SCARA几乎被史陶比尔、电装、安川等外资品牌垄断，但降本增效压力之下，企业也在寻求性价比更高的产品选择。
 

基于“以客户需求为中心”的理念，阿童木机器人在深入调研思索后，毅然决定踏上由单一产品向多样化“高速机器人”产品线的重大转型之路。
 

国产SCARA机器人已打下中国市场的“半壁江山”。高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2023年SCARA机器人市场销量份额中，国产占比58.28%。
 

“阿童木希望依靠更好的产品质量，更高的技术水准去PK头部外资品牌，进行国产化替代，发挥国产品牌的更大价值，而不是国产大军之间的低价互卷。”阿童木机器人副总经理吴江峰在接受高工机器人的调研时表示。

阿童木机器人副总经理吴江峰

依托在高速并联机器人上多年积累的研发设计经验，以及包括高速运动控制技术、驱控一体技术、本体轻量化设计技术、以及先进的视觉识别及跟踪技术等领域的深厚技术积淀，加之国内减速机厂商的大力支持，阿童木机器人确保了高速SCARA机器人极具优势的综合性能，展现出卓越的速度、精度、稳定性和智能化水平。
 

最终，阿童木机器人将并联机器人的“高速”与传统SCARA的“高精度”融合，开发出了国产高速SCARA产品，并进入客户现场实现对国外品牌的“国产替代”。与市面上传统的产品并不一样，其追求更高的速度，最高节拍达到了240ppm（0.25s)，最高精度±0.02mm。
 

要想开发出可以对标甚至赶超头部企业的高速SCARA产品并非易事。吴江峰在接受高工机器人调研时表示，公司在开发高速SCARA时主要遇到了三个方面的难题：第一，减速机；第二，驱控一体；第三，轻量化设计。
 

在减速机方面，当SCARA的速度上去了，减速机的使用频次大幅增加，导致它的寿命急速降低。对此，阿童木机器人联合3家减速机上市公司和1家军工企业，以及天津大学、北京航空航天大学联合攻关，开发并实现落地生产了一款可以理解为“谐波+RV”的拥有独特结构设计的减速机。
 

在驱控一体方面，阿童木机器人通过将驱动器与控制器高度集成于一块集成线路板中，消除传统方案中存在的通讯延时、通讯不稳定等问题。采用驱控一体技术，既提高了SCARA的响应效率，又加强了高速运行中的稳定性。经过测算，SCARA速度大致可以提高15%以上。
 

在轻量化设计方面，传统的SCARA机型为保证精度，基本采用了外资品牌的结构设计，本体偏重。依托并联机器人的研发经验，阿童木机器人打破传统的电机串列式布局设计，改用围绕二轴减速机的旋转式布局设计，通过皮带向前传递扭矩，类似不倒翁的底重头轻的设计原理，三个电机围绕在中空环形减速机周边形成环形惯量，实现机身轻量化的同时也极大提高了减速机的使用寿命。
 

先攀登最陡峭的山峰，继而方可漫步丘陵。
 

由上而下，完成难度最高的极致指标的高速SCARA开发、解决企业在高难度细分场景的应用、积累了丰富的场景经验后，阿童木机器人进一步开发“经济型SCARA”去匹配更加多样化的需求，相对而言就会简单一些。
 

& 最高节拍0.36s，使用成本减半

经济型SCARA为满足产线对高性价比机型的需求而生。大量场景并不需要240ppm（0.25s)极高节拍的高速SCARA，只需要相对更低的速度，更高的性价比。经济型SCARA共包含M-BD和M-GD两大系列，十余款机型，臂展覆盖400mm-1000mm，最大负载为20kg。
 

依托高速SCARA的技术积淀，经济型SCARA在速度与精度上同样展示出卓越的性能实力，较市面上同等SCARA性能表现更优。其标准周期时间达到了0.36s，在同等产品中表现亮眼，据阿童木机器人的测试，市面上同等机型普遍为0.40s以上。

从工作空间来看，M-BD系列大臂旋转角度可达±132°，小臂旋转角度可达±154°，最大可覆盖直径1220mm的广扇形区域；M-GD系列大臂旋转角度可达±130°，小臂旋转角度可达±150°，最大可覆盖直径2000mm的广扇形区域。
 

瞄准3C电子、汽车部件、新能源等行业，经济型SCARA可满足多工位、长距离的搬运、分拣和装配作业等场景要求。其典型应用包含：电焊、上下料、部件组装、锁紧装置、切断装置、传送带跟踪、视觉检测、计量分配、物料搬运等。
 

在开发高速SCARA时，阿童木机器人已突破了轻量化设计、驱控一体等技术难题，在此基础之上，经济型SCARA开发的最大难题在于，降配后如何保证产品的性能与运行稳定性，实现更低能耗、更高性能。
 

对此，阿童木机器人一方面通过拓扑优化、模块化设计及中空设计等策略减轻结构重量；另一方面，在开发高速SCARA时，阿童木机器人定制了单轴额定输出电流最高达到2000W的高转速电机，经济型则在其基础上适当降低功率，但仍然比传统SCARA产品所采用的电机转速更高，在同等体积和重量条件下实现了更高的转矩输出，从而在保持高性能的基础上实现显著减重。
 

严格进行供应商考核是又一大关键，对核心零部件进行批量的老化测试，检验是否能保证产品的性能和稳定性。以减速机为例，阿童木机器人经过轻量化设计后，测试了大量国产厂商的谐波减速机，结合在开发高速机器人时的经验，定制了一款经济型SCARA专用的谐波减速机。
 

值得一提的是，阿童木机器人基于并联机器人多轴耦合联动的运动算法经验，对高速SCARA的运动规划进行优化以得出最优路径，并将其移植到经济型SCARA上。
 

“相较于外资品牌的同等产品，经济型SCARA的售价仅为其一半。”吴江峰透露。一方面得益于阿童木机器人深厚的技术积累和高效的开发实力，另一方面也是其先进的生产工艺及量产能力的展现。
 

2023年6月，阿童木机器人获评“江苏省级数字化智能制造车间”的先进机器人装配流水线正式启用，该工厂SCARA和驱控一体控制柜的年产能达到5万台，自动化程度高，可高质量、大批量下线SCARA本体和驱控一体控制柜，配合先进老化测试车间，极大提高生产效率和产品质量，大幅降低生产成本。

绝不仅仅只是售价低，经济型SCARA的综合使用成本更显优势。
 

吴江峰向高工机器人举例，在某德国独资汽车零部件现场，原设计每条线需要使用6台外资品牌的方案，因为预算和货期原因，计划更换为8-12台国产品牌进行替换，以确保性能达标。
 

“阿童木SCARA产品有幸参与，经过首套测试验证，我们的应用性能完全不输国外品牌，最终实现同等台数，同等设计方案的直接替换，为国产机器人赢得了客户的信任，也为阿童木后续与客户的持续合作奠定了基础。我们想向客户证明，国产机器人也完全可以做到。”吴江峰在接受高工机器人的调研时表示。
 

不仅如此，阿童木机器人相继在苏州吴江、昆山、南京、深圳、成都、新乡设立子公司或生产基地，供货及时的同时也实现了“2小时响应*24小时抵达*72小时解决问题”，动态响应，高效协同，以最快的速度解决问题。自2021年开始，阿童木机器人焕新品牌形象，并加大市场推广力度，强化服务力，以双驱动力为订单保驾护航。
 

截至目前，阿童木机器人各产品累计出货超8000台/套，已服务超千家企业，业务遍布全球20多个国家和地区。
 

& 持续创新，改变世界

“痴迷投入研发，我们有点研发‘疯’。”吴江峰直言。
 

创立以来的11年里，阿童木机器人始终坚持自主正向研发与技术创新。在标准机型之外，阿童木机器人还提供差异化定制机型服务，满足特殊场景应用需求。
 

高工机器人了解到，阿童木机器人当前正在研发四大新品：1200mm臂展，50kg负载的经济型SCARA；轻载吊装SCARA；新一代驱控视一体控制柜；人形机器人。
 

1200mm臂展，50kg负载的经济型SCARA将主要用于锂电行业，同时也面向食品饮料、家电、汽车零部件等行业应用。
 

轻载吊装SCARA主要针对3C行业，进一步壮大阿童木机器人的SCARA“全家桶”，扩大应用覆盖范围。
 

驱控视一体控制柜是在驱控一体和视控一体的基础之上进行整合。原本的视觉和控制器不是一套语言，阿童木机器人正进行整体语言架构移载，用一套语言进行控制。仅需1个PLC实现驱控视所有功能，同时成本亦可进一步降低。
 

关于人形机器人的开发，阿童木机器人将重心放置于双足机器人开发，目前仍处于初期阶段。高工机器人了解到，阿童木机器人正尝试将并联机器人的构型移植至人形机器人的腿部设计。
 

吴江峰表示，传统直立的串联结构之下人形机器人腿部承载力较弱，而并联机器人刚度大。若腿部改用并联机器人的设计，一方面人形机器人跳起落地时可以展现出更强大的承载力和和抗冲击能力，另一方面也可以在轻量化设计之下（碳纤维、镁铝合金）实现更小的惯量和更强的柔韧性，从而实现更快的走路速度和更大的承载能力。
 

通过持续创新改变世界，这是阿童木机器人的核心价值观。“无论困难与否，阿童木机器人都在付诸实践，想到了就做，尽早做，尽力做。正如，天下事有难易乎？为之，则难者亦易矣；不为，则易者亦难矣。”吴江峰最后说道。