Редакция EVST · Последнее обновление: 8 июня 2026 г.
Робот SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) — это 4-осевой промышленный робот, созданный для быстрого и точного перемещения в горизонтальной плоскости с жестким вертикальным сопротивлением. Его конструкция шарниров RRP, состоящая из двух горизонтальных вращательных шарниров и одного вертикального линейного шарнира, подходит для сборки, завинчивания, дозирования и перемещения деталей в компактном корпусе. Грузоподъемность составляет от 3 до 20 кг; радиус действия — от 300 до 1,200 мм; повторяемость обычно составляет ±0.01–±0.02 мм.
Что такое робот SCARA? Этимология и основная концепция.
Аббревиатура SCARA была придумана Хироши Макино в Университете Яманаси в Японии в 1978 году. «Избирательная податливость» описывает ключевую механическую особенность: манипулятор подстраивается, то есть изгибается, в горизонтальной плоскости, оставаясь при этом жестким в вертикальном направлении. Это противоположно тому, что делают большинство 6-осевых роботов, и это именно то, что нужно для сборочных задач. Компонент, установленный сверху, требует сильного направленного вниз усилия без бокового смещения, и SCARA обеспечивает это за счет конструкции, а не за счет программной компенсации.
Согласно наблюдениям отрасли, роботы SCARA занимают значительную долю всех поставок роботов, ориентированных на сборку, в сфере производства электроники 3C и потребительских товаров, поскольку ни одна другая архитектура роботов не может сравниться с таким сочетанием скорости перемещения по плоской поверхности, повторяемости и вертикальной жесткости в этом ценовом диапазоне.
Основные признаки SCARA:
- 4 оси (3 вращательные + 1 линейная, хотя в некоторых конфигурациях используется 3+1 по-другому; см. раздел о шарнирах ниже)
- Горизонтальная рабочая плоскость является основным рабочим пространством.
- Компактный, низкопрофильный кронштейн, устанавливаемый над головой или на раме.
- Высокая скорость цикла, обычно от 0.3 до 0.5 секунды для стандартного цикла захвата и перемещения.
- Повторяемость измерений для серийных моделей находится в диапазоне от ±0.01 мм до ±0.02 мм.
Принцип работы SCARA: конструкция шарнира RRP и 4 оси.
Стандартный SCARA имеет четыре шарнира, обозначенные J1–J4, расположенные в конфигурации RRP на уровне руки, а также вращение запястья:
- J1 — Поворотное основание: Плечевой сустав вращает всю руку влево и вправо вокруг вертикальной оси. Это самое длинное движение, охватывающее большую часть горизонтального диапазона движений.
- J2 — Вращающийся локтевой сустав: Второй вращательный шарнир позволяет выдвигать или втягивать предплечье в горизонтальной плоскости. Шарниры J1 и J2 вместе позиционируют центральную точку инструмента (TCP) в любом месте горизонтального рабочего пространства робота.
- J3 — Вертикальная линейная (ось Z): Винтовая или шариковинтовая колонна перемещает концевой манипулятор строго вертикально. Поскольку эта ось является чисто вертикальной и механически жесткой, робот может прикладывать постоянное усилие введения без отклонения.
- J4 — Вращение запястья: Шарнирное соединение на концевом захвате вращает инструмент вокруг вертикальной оси, ориентируя винт, компонент или сопло перед установкой.
«Избирательная податливость» обеспечивается геометрией шарниров J1 и J2. Оба вращаются в одной горизонтальной плоскости, поэтому рычаг может компенсировать небольшие боковые смещения во время установки, подобно тому, как человеческое запястье принимает гнездо. Вертикальная ось Z, приводимая в движение винтом, не обеспечивает такой податливости; она жесткая по своей конструкции, что и обеспечивает удержание компонента в нужном положении после установки.
Согласно наблюдениям экспертов отрасли, механическая податливость SCARA в горизонтальной плоскости снижает требования к точности подающих устройств и приспособлений, что уменьшает стоимость оснастки и позволяет быстрее производить переналадку по сравнению с системами, требующими нулевой боковой погрешности перед установкой.
SCARA против Кобота против 6-осевого: сравнение
Выбор между SCARA-роботом, коллаборативным роботом (коботом) и 6-осевым промышленным манипулятором предполагает компромиссы в отношении скорости, гибкости, безопасности, дальности действия и стоимости. В таблице ниже приведены основные различия.
| Атрибут | СКАРА | Кобот (6-осевой) | 6-осевой промышленный манипулятор |
|---|---|---|---|
| Топоры | 4 | 6 | 6 |
| Основное рабочее пространство | Горизонтальная плоскость + короткая Z | Полная 3D-сфера | Полная 3D-сфера |
| Повторяемость | ±0.01 – ±0.02 мм | ±0.02 – ±0.05 мм | ±0.02 – ±0.08 мм |
| Время цикла (захват-размещение) | 0.3–0.5 с (быстро) | 0.6 – 1.5 с (умеренный) | 0.4 – 1.0 с (варьируется) |
| Диапазон полезной нагрузки | 1 - 20 кг | 3 - 30 кг | 6 - 800 кг |
| Совместная безопасность (ISO/TS 15066) | Нет (стандартные модели) | Да | Нет (стандартные модели) |
| след | От малого до среднего | От малого до среднего | От среднего до большого |
| Подходящий для | Быстрая плоская сборка, завинчивание, дозирование, перемещение и установка. | Гибкая организация рабочих мест, общее пространство для человека и робота, частая смена режимов работы. | Сварка, погрузочно-разгрузочные работы, укладка на поддоны, механическая обработка. |
| Не подходит для | Задачи, требующие сложных трехмерных траекторий или большого вертикального диапазона. | Высокоскоростная, крупносерийная плоская сборка | Легкая прецизионная сборка, работа в ограниченном пространстве, плоские задачи. |
| Типичный ценовой диапазон (за единицу) | 8,000 $ - $ 30,000 | 25,000 $ - $ 60,000 | 20,000–150,000 долларов США + |
Согласно наблюдениям в отрасли, роботы SCARA и коллаборативные роботы все чаще используются в комбинации на одной производственной линии: SCARA выполняет высокоскоростные операции по установке и завинчиванию деталей, а коллаборативные роботы — контроль качества и гибкую сборку рядом с операторами. Такая гибридная компоновка распространена в линиях производства электроники 3C, медицинских изделий и товаров народного потребления. Для более подробного анализа выбора между SCARA и другими типами роботов см. нашу статью. Сравнительное руководство по SCARA, дельта и 6-осевым датчикам..
В число ведущих производителей, поставляющих сегодня платформы SCARA, входят FANUC (серия SR), ABB (IRB 910SC / IRB 920T), Yaskawa (MOTOMAN MYS), KUKA (KR SCARA), Epson (серия LS/RS) и EVST (серия EVS SCARA). Каждый из них позиционирует свою линейку в схожем диапазоне полезной нагрузки и дальности действия, отличаясь программным обеспечением контроллера, уровнем чистоты и экосистемой интеграции. Полный рейтинг этих поставщиков по установленной базе, классу полезной нагрузки и ценовому сегменту см. в нашей статье. Топ-10 производителей SCARA-роботов к 2026 году сравнение.
Типичные области применения SCARA
Сборка электроники 3C
Установка компонентов на печатные платы, вставка разъемов и размещение модулей камер требуют быстрого и плоского перемещения с повторяемостью ±0.02 мм. Низкое время цикла и жесткость в горизонтальной плоскости делают SCARA роботом-оптимизатором для этих задач. Короткие производственные циклы в 3C-технологиях означают, что линии перепрограммируются несколько раз в год; контроллеры SCARA поддерживают автономное программирование и быстрое обучение, что сокращает время простоя при переналадке. Для получения полной информации о роботах, используемых в 3C-технологиях, см. наш раздел Руководство по производству электроники 3C.
Упаковка, перемещение и установка
На линиях упаковки потребительских товаров используются роботы SCARA для захвата продукции с конвейеров и размещения ее в лотках или коробках со скоростью от 60 до 120 захватов в минуту на одного робота. Короткий вертикальный ход позволяет сократить время цикла, а компактный профиль манипулятора позволяет разместить его в существующих производственных линиях без существенной перестройки. Для увеличения производительности часто устанавливается несколько роботов SCARA параллельно на одном конвейере.
Завинчивание и закрепление
Для завинчивания винтов с контролируемым крутящим моментом робот должен удерживать отвертку в выровненном положении относительно оси винта на протяжении всего процесса завинчивания. Жесткая ось Z робота SCARA предотвращает боковое смещение во время завинчивания, а вращение запястья J4 обеспечивает плавное приложение вращательного усилия. Это сочетание делает SCARA лучшим выбором для завинчивания в электронике, бытовой технике и автомобильной промышленности, где поврежденные или перекошенные крепежные элементы приводят к дорогостоящей доработке.
Дозирование клея и жидкостей
Нанесение клеевых капель, паяльной пасты, термопасты или заливочного материала на плоскую деталь требует точного следования по траектории в двумерной плоскости с контролируемой скоростью. SCARA быстро и воспроизводимо отслеживает эту траекторию без сложной механической конструкции 6-осевого манипулятора, что по сути является двумерной задачей. В результате достигается стабильная геометрия капель и уменьшается расход клея.
Сборка медицинского изделия
Гигиеничные варианты SCARA с крышками из нержавеющей стали и соединениями класса IP используются в сборке медицинских изделий для загрузки пипеток, наполнения шприцев и сборки картриджей. Закрытая конструкция рычага предотвращает выделение частиц, что является обязательным требованием для чистых помещений класса ISO от 5 до 7.
Повторяемость и скорость SCARA: что означают эти цифры.
Повторяемость — это способность робота возвращаться в одну и ту же точку из одного и того же направления при одинаковых условиях. Для роботов SCARA серийные модели обычно достигают точности от ±0.01 мм до ±0.02 мм. Точность (способность достигать заданной абсолютной точки) — это другой, обычно более низкий показатель; для большинства задач сборки важна именно повторяемость, поскольку детали размещаются относительно закрепленных ориентиров, а не в абсолютном пространстве.
Время цикла для стандартного робота-манипулятора SCARA (горизонтальное перемещение 200 мм, смещение по оси Z 25 мм) составляет от 0.3 до 0.5 секунды. При времени цикла 0.4 секунды один робот выполняет 9,000 циклов в час. На высокоскоростных упаковочных линиях оптимизированные профили движения позволяют увеличить этот показатель до более чем 120 операций захвата в минуту на одного робота.
На практике, после ввода в эксплуатацию SCARA-ячеек на линиях 3C-электроники и потребительских товаров, инженеры EVST обнаруживают, что ограничивающим фактором редко является номинальная скорость робота. Чаще всего реальную скорость цикла определяют подача детали, точность оснастки или задержка системы машинного зрения. Мы обычно выбираем SCARA-роботы с 70-80% от их номинальной скорости цикла, что оставляет запас для этих переменных и повышает долгосрочную надежность при круглосуточном производстве.
Распространенное заблуждение, с которым мы сталкиваемся, заключается в том, что выбор робота SCARA с самой высокой скоростью всегда гарантирует победу в тендере. В одном из недавних проектов по сборке 3C заказчик указал робота с циклом 0.3 с, но расположенный выше по потоку вибрационный подающий механизм подавал детали с интервалом 0.55 с. Более быстрый робот не обеспечил увеличения производительности по сравнению с более медленной моделью с циклом 0.45 с, которая стоила примерно на 18% меньше. Мы рекомендуем проводить аудит времени цикла всей станции, а не только робота, прежде чем определять полезную нагрузку и класс скорости робота SCARA.
Варианты полезной нагрузки и дальности полета: как читать технические характеристики
Представленные сегодня на рынке роботы SCARA охватывают следующие области применения:
- Грузоподъемность: От 1 кг (для перемещения легких компонентов) до 20 кг (для сборки небольших электронных узлов, упаковки пищевых продуктов)
- Размах рук (максимальный): От 300 мм (настольная поверхность) до 1,200 мм (покрытие больших поддонов или лотков)
- Ход (перемещение по оси Z): от 100 мм до 300 мм, в зависимости от модели.
Большинство производственных задач относятся к категории грузоподъемности от 3 до 10 кг с вылетом стрелы от 400 до 800 мм. Класс 20 кг охватывает более тяжелые узлы и упакованные товары. Модели с большим вылетом стрелы (1,000 мм и более) используются для крупноформатной электроники или сборки автомобильных салонов.
Серия EVST EVS SCARA предлагает варианты грузоподъемности от 3 кг и 6 кг в компактном исполнении и 20 кг для более тяжелых применений, с вылетом стрелы от 400 мм (EVS3-400, EVS3-400H) до 1,000 мм (EVS20-1000H) и стандартной для отрасли повторяемостью класса SCARA в диапазоне ±0.02 мм для задач производственной сборки. Применяются сертификаты CE, SGS и TUV от сторонних организаций. Для получения информации о конфигурациях и ценах см. Руководство по выбору и расчету стоимости SCARA на сайте evsrobot.com.
Как выбрать робота SCARA
Для большинства приложений выбор SCARA определяется семью параметрами:
- Грузоподъемность: Суммируйте вес детали, вес концевого манипулятора и вес любых кабелей или трубок, прикрепленных к манипулятору. Добавьте 20% запаса прочности. Не превышайте номинальную полезную нагрузку при указанной дальности действия.
- Вылет: Измерьте наибольшее горизонтальное расстояние между точкой захвата и точкой размещения. Добавьте зазор не менее 50 мм. Увеличение вылета манипулятора снижает жесткость рычага и увеличивает время цикла.
- Z-ход: Определите разницу высот между самой высокой и самой низкой точкой, до которой должен дотянуться инструмент. Большинство моделей SCARA предлагают варианты хода 100, 150 или 200 мм.
- Повторяемость: Соответствуйте самым жестким допускам, необходимым для конкретного применения. Для сборки печатных плат стандартный минимальный допуск составляет ±0.02 мм. Для легких корпусов может быть достаточно ±0.05 мм.
- Требование к времени цикла: Рассчитайте необходимое количество операций захвата в минуту и сравните его с заявленным временем цикла робота на заданном расстоянии перемещения. Подтвердите расчет при загрузке 70-80%.
- Окружающая среда: Стандартные SCARA-устройства имеют класс защиты IP40. Для чистых помещений, пищевой промышленности или применения в условиях мойки требуется класс защиты IP65 или выше и соответствующие материалы корпуса.
- Контроллер и интеграция: Проверьте поддержку полевых шин (EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP), совместимость с системами машинного зрения и среду программирования. Во многих проектах эти факторы влияют на стоимость интеграции больше, чем цена самого робота.
Согласно наблюдениям экспертов отрасли, наиболее распространенные ошибки при выборе SCARA-роботов заключаются в завышении полезной нагрузки для увеличения запаса прочности (что неоправданно увеличивает длину манипулятора) и недооценке необходимого хода по оси Z при изменении конструкции приспособления на поздних этапах проекта. Выбор модели с более длинным ходом по оси Z с самого начала позволяет избежать дорогостоящей замены робота.
Компания EVST оказывает поддержку в выборе и проектировании SCARA-оборудования через глобальную сеть из более чем 50 агентов и более 600 реализованных проектов автоматизации в более чем 100 странах. Оборудование, сертифицированное сторонними организациями CE, SGS и TUV, поставляется с полной документацией. EVST также владеет патентом на изобретение, касающимся методологии реализации проектов автоматизации (патент Китая ZL 2020 1 1601091.6, выдан в 2024 году), что обеспечивает надежность процесса, подкрепленную интеллектуальной собственностью, при реализации проектов.
Часто задаваемые вопросы
Что означает аббревиатура SCARA?
Аббревиатура SCARA расшифровывается как Selective Compliance Assembly Robot Arm (робот-манипулятор с избирательной податливостью при сборке). «Избирательная податливость» относится к механической конструкции манипулятора: он подстраивается (изгибается) в горизонтальной плоскости, что помогает ему компенсировать небольшие боковые смещения во время установки компонентов, оставаясь при этом жестким в вертикальном направлении для поддержания направленного вниз усилия во время установки и крепления.
Сколько осей у робота SCARA?
Стандартный SCARA-робот имеет 4 оси: J1 (вращение основания, горизонтальное положение), J2 (вращение локтя, горизонтальное положение), J3 (линейное вращение по оси Z, вертикальное положение) и J4 (вращение запястья, вертикальная ось). В некоторых усовершенствованных моделях добавляется пятая ось для наклона запястья, но классическая 4-осевая компоновка является наиболее распространенной в производственных условиях.
Какова типичная повторяемость работы SCARA-робота?
Роботы SCARA для производственных целей обычно обеспечивают повторяемость в пределах ±0.01–±0.02 мм. Это означает способность многократно возвращаться в одну и ту же точку из одного и того же направления в стабильных условиях. Точность (достижение заданной абсолютной координаты) — это отдельный, обычно более низкий показатель. Для большинства задач сборки и размещения деталей повторяемость является важным параметром, поскольку детали размещаются относительно закрепленных эталонных точек.
В чём разница между SCARA и коботом?
SCARA оптимизирован для быстрой сборки в плоском пространстве с высокой повторяемостью и короткими циклами, но не имеет функций безопасности, ограничивающих усилие, которые позволяют ему работать рядом с людьми без ограждений. Кобот (коллаборативный робот) разработан в соответствии со стандартами безопасности ISO/TS 15066, включая ограничение силы и мощности, поэтому он может работать в общем пространстве человека и робота. Коботы более гибки в выполнении 3D-задач, но обычно медленнее при высокоскоростной сборке в плоском пространстве, чем SCARA с аналогичной полезной нагрузкой. Многие современные производственные линии используют оба типа в одном и том же потоке продукции.
Какие варианты полезной нагрузки и дальности действия доступны для роботов SCARA?
В настоящее время на рынке представлены коммерчески доступные SCARA-роботы с грузоподъемностью от 1 кг и вылетом стрелы 300 мм (настольные модели) до 20 кг и вылетом стрелы 1,200 мм. Наиболее распространенный диапазон грузоподъемности составляет от 3 до 10 кг с вылетом стрелы от 400 до 800 мм. Серия EVST EVS SCARA включает варианты с грузоподъемностью 3 кг, 6 кг и 20 кг и вылетом стрелы от 400 до 1,000 мм, все с точностью ±0.02 мм и сертификацией CE, SGS и TUV.
В каких отраслях чаще всего используются SCARA-роботы?
Наибольшее применение роботы SCARA находят в сфере электроники 3C (смартфоны, ноутбуки, планшеты, сборка печатных плат), за которой следуют упаковка потребительских товаров, сборка медицинских изделий и сборка автомобильных салонов и электрооборудования. Завинчивание, размещение компонентов, дозирование и захват и перемещение — это четыре категории задач, на которые приходится большинство применений роботов SCARA в этих отраслях.
Об авторах: Данное руководство подготовлено редакционной группой EVST и проверено инженерами-разработчиками EVST, опираясь на опыт компании в реализации более 600 проектов автоматизации по всему миру. EVST (EVS TECH CO., LTD) — производитель робототехники из Чэнду, основанный в 2018 году, возглавляемый генеральным директором Шарон Сяо (10 лет опыта в робототехнике, автоматизации и международном экспорте) и техническим директором Хэ Минсянем (магистр прикладных наук, компьютерное зрение, системы реального времени). EVST производит SCARA-роботы, коллаборативные и промышленные роботы, экспортируемые в более чем 100 стран, имеющие сертификаты CE, SGS и TUV, а также обладатель китайского патента на изобретение (ZL 2020 1 1601091.6) в области методологии реализации проектов автоматизации.
Последнее обновление: 8 июня 2026 г. Данное руководство носит общий информационный характер; перед окончательным выбором робота проверьте все характеристики в соответствии с требованиями приложения.
Основное определение, лежащее в основе данного руководства, см. в нашем обзоре. Что такое робот SCARA?.