Що таке робот SCARA? Короткий вступ

Робот SCARA означає «робот-маніпулятор із вибірковою відповідностю складання». Роботи SCARA мають спеціальну конструкцію маніпулятора. Ця конструкція допомагає їм швидко та точно рухатися з боку в бік. Багато галузей промисловості використовують... Роботи SCARAКомпанії електроніки та автомобілів використовують їх для складання та пакування. Найбільше роботів SCARA використовується в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні.

Основи роботи SCARA

Що таке робот SCARA

A Робот SCARA – це різновид промислового робота. Він створений для робіт, які потребують швидкості та дуже точності. Стандарт ISO 8373 говорить, що робот SCARA має два поворотні шарніри. Ці шарніри розташовані поруч і дозволяють йому рухатися в одній плоскій області. Така конструкція дозволяє роботу згинатися вбік, але залишатися жорстким вгору та вниз. Роботи SCARA чудово підходять для збирання та розміщення, складання та пакування. Вони можуть переміщувати речі швидко та обережно. Саме тому їх часто використовують на заводах електроніки та автомобілів.

Акронім та історія SCARA

SCARA розшифровується як «Selective Compliance Arm for Robotic Assembly» (Рука вибіркової відповідності для роботизованого складання). Цю назву почали використовувати наприкінці 1970-х років. У 1979 році Sankyo та IBM виготовили перших роботів SCARA. Ці роботи були виготовлені в Університеті Яманасі в Японії. Це стало великою зміною для роботів SCARA на заводах. Невдовзі заводи використовували роботів SCARA для обробки пластин під час виготовлення напівпровідників. Це встановило нове правило швидкості та точності.

Дизайн і рух

Роботи SCARA мають особливу форму руки. Рука має два основні шарніри, які обертаються навколо ліній, спрямованих вгору та вниз. Це забезпечує роботу круглий робочий простір. Конструкція дозволяє роботу рухатися швидко та обережно на рівній поверхні. Частина, спрямована вгору та вниз, залишається жорсткою для хороших вертикальних рухів. Цей спеціальний вигин дозволяє роботам SCARA працювати плавно та швидко. У таблиці нижче показано, чим роботи SCARA відрізняються від інших роботів:

Функція/Аспект	Роботи SCARA	Картезіанські роботи	Шарнірні роботи
Спільна конфігурація	Обертання плечового та ліктьового суглобів	Лінійні актуатори (X, Y, Z)	Кілька поворотних з'єднань
Осі руху	X, Y, Z, плюс обертання	Лінійна по X, Y, Z	Складні 3D-рухи
Жорсткість	Жорсткий вертикально, гнучкий горизонтально	Висока жорсткість	Гнучкий, менш жорсткий
Робота Конверт	Круговий	Прямокутний	Великий, складний
Швидкість і точність	Швидкий, високоточний	висока точність	Добре підходить для складних завдань

Роботи SCARA використовуйте чотири сервоосі, щоб допомогти їм рухатися разом. Це допомагає їм виконувати одну й ту саму роботу знову і знову з обережністю. Вони малі та швидкі, тому поміщаються у тісних просторах та на завантажених складальних лініях.

Як працює робот SCARA: структура, осі та ступені свободи

Робот SCARA — це чотиривісна промислова робота-маніпулятор, два горизонтальних поворотних шарніри якого розташовані на паралельних вертикальних осях, що забезпечує йому вибіркове дотримання: кронштейн гнучкий (податливий) у горизонтальній площині XY та жорсткий у вертикальному напрямку Z. SCARA – це скорочення від Роботизована рука вибіркового складання відповідності (також називається «Шарнірна робота-маніпулятор із селективною податливістю»). Конструкцію вперше розробив у 1978 році професор Хіроші Макіно в Університеті Яманасі в Японії; див. хто винайшов першого робота SCARA для повної історії.

Як працює робот SCARA

«Вибіркова відповідність» – це визначальний принцип. Два послідовно з’єднані сегменти важеля обертаються навколо вертикальної осі, тому центральна точка інструменту може швидко коливатися та зміщуватися вбік для фіксації деталі, тоді як вертикальна кулькова гвинтова передача (піроль) жорстко утримує вантаж проти сили, спрямованої вниз. Типовий цикл захоплення та розміщення виконується у чотири кроки:

1. Суглоби J1 та J2 обертаються разом, щоб розташувати важіль над точкою вибору в площині XY.
2. Пінол по осі Z опускається, і кінцевий ефектор захоплює деталь.
3. Піноля втягується, і J1/J2 переміщуються до точки розміщення, тоді як зап'ястя J4 повертає деталь до потрібної орієнтації.
4. Вісь Z опускається, деталь звільняється, і маніпулятор повертається, щоб розпочати наступний цикл.

Щоб глибше розглянути рух і порівняти його з колаборативними роботами, див. нашу Посібник з принципів роботи робота SCARA.

Ступені свободи (DOF) та найменування осей

Стандартний робот SCARA має чотири ступені свободи (4 ступені свободи), що відповідають чотирьом осям. Три осі задають положення інструменту X, Y та Z, а четверта — його обертання навколо вертикальної осі; рука не може нахилятися або котитися, і саме це обмеження робить її швидкою. Вертикальна вісь називається Вісь Z оскільки він переміщує інструмент прямо вгору та вниз вздовж напрямку Z декартової системи координат, що відповідає осі висоти, що використовується на верстатах та системах ЧПК. Чотири осі та їх рухи:

Вісь / Деталь	Тип руху	Типовий діапазон	функція
J1 – Базовий / плечовий суглоб	Rotary	від ±120° до ±140°	Обертає всю рукоятку навколо основи, щоб встановити першу координату XY.
J2 – Ланка / ліктьовий суглоб	Rotary	від ±140° до ±150°	Обертає передпліччя для досягнення точної точки XY всередині кругової робочої області.
Вісь Z – піноля / кульковий гвинт	Лінійний	Хід 100–400 мм	Піднімає та опускає кінцевий ефектор; несе вертикальне навантаження з високою жорсткістю.
J4 – Кінець зап'ястя (вісь тета / Т)	Rotary	± 360 °	Повертає кінцевий ефектор для орієнтації захопленої деталі.

Завдяки такому чотиривісному компонуванні робот SCARA забезпечує повторюваність з точністю ±0.01–0.025 мм на площинних роботах, залишаючись швидшим та дешевшим, ніж шестиосьовий маніпулятор. Коли завдання потребує повної просторової орієнтації — нахилу, кутових підходів або складних 3D-траєкторій — шестиосьовий робот із 6 ступенями свободи є кращим вибором; наш посібник з відмінності між декартовими, шестиосьовими та SCARA-роботами пояснює, коли слід вибрати кожен із них.

Роботи SCARA в промисловості

Застосування роботів SCARA

Роботи SCARA важливі в багатьох галузях промисловості. Вони швидкі та дуже точні. Ці роботи виконують роботу, яку потрібно робити однаково щоразу. Ось деякі основні способи їх використання:

• Вибрати та розмістити: Роботи SCARA швидко та обережно переміщують дрібні деталі. Вони допомагають збирати електроніку.

• Обслуговування машин: Вони вставляють деталі в машини та виймають їх. Це пришвидшує роботу.

• упаковка: Ці роботи швидко кладуть речі в коробки або контейнери.

• огляд: Роботи SCARA перевіряють якість продуктів за допомогою камер та датчиків.

Інші галузі також використовують роботів SCARA для спеціальних завдань:

Промислове застосування	Типові виконувані завдання
Мікроавтоматизація у фармацевтиці	Переміщення крихітних деталей у виробництві ліків та дослідженнях; обробка деталей розміром менше 1 мм
Промисловість харчових продуктів і напоїв	Обробка та пакування харчових продуктів; використання безпечних матеріалів та легке очищення
Допомога з 3D-друком	Допомога з 3D-друком; розміщування матеріалів; оздоблювальні роботи
Лабораторна автоматизація	Підготовка зразків, підтримка чистоти та робота з лабораторними комп'ютерами
Автоматизація роздрібної торгівлі	Обробка товарів у торговельних автоматах або невеликих складах; використання розпізнавання об'єктів

Роботи SCARA також допомагають у виробництві акумуляторів, переміщенні товарів, науках про життя та машинах. Наприклад, один завод покращив свою лінійку датчиків, використовуючи робота SCARA з портальним роботом. Це дозволило виробити більше продукції та заощадити місце. Це показує, як роботи SCARA допомагають зробити робочі зони гнучкими.

Переваги роботів SCARA

Роботи SCARA мають багато переваг порівняно з іншими роботами-маніпуляторами. Їхня форма дозволяє їм рухатися швидко та бути дуже точними, здебільшого для роботи з боків. Ось деякі основні переваги:

• Роботи SCARA чудово підходять для швидких, повторюваних завдань з високою точністю.

• Конструкція їхньої руки дозволяє їм швидше виконувати завдання, тому вони добре підходять для швидкого переміщення.

• Вони залишаються швидкими навіть під час підняття важчих предметів, на відміну від деяких інших роботів.

• Роботи SCARA мають невеликі розміри, тому вони економлять місце та коштують менше в налаштуванні.

• Вони мають двигуни та контролери всередині, тому їх легко встановити та потрібно менше проводки.

• Їх легко програмувати та підключати, часто за принципом «підключи та працюй».

• Роботи SCARA потребують менше ремонту, оскільки мають менше рухомих частин, що економить гроші.

• Їхня висока точність допомагає контролювати якість і зменшувати відходи.

Роботи SCARA допомогти компаніям витрачати менше, потребуючи менше працівників і пришвидшення роботи. Вони також роблять роботу безпечнішою, виконуючи небезпечну роботу.

У реальному житті компанії, що виробляють електроніку та автомобілі, зазнали значних покращень. Наприклад, Робот EVS3-400 SCARA допомагає пакувати та переміщувати крихкі електронні деталі. Це робить роботу точнішою та швидшою.

Обмеження роботів SCARA

Роботи SCARA сильні, але мають деякі слабкі сторони:

• Роботи SCARA невеликі та не долітають далеко, тому їхня робоча зона обмежена.

• Корисне навантаження обмежується номінальним значенням виробника, а не емпіричним правилом. Номінальна маса, вказана в паспорті, — це максимальна маса, яку виробник сертифікує за зазначених умов, і вона повинна покривати кінцевий ефектор і заготовку разом — важіль з номінальною вагою 6 кг несе максимум 6 кг, не більше. Зміщення центру ваги відносно фланця та момент інерції вантажу ще більше зменшують корисне значення; перевищення допустимої інерції призводить до зниження швидкості та прискорення, навіть якщо сама маса знаходиться в межах допустимого діапазону.

• Рух переважно горизонтальний: вертикальний (Z) хід короткий порівняно з горизонтальним досяжністю, тому високе укладання, глибоке введення або робота на кількох рівнях висоти може вийти за межі допустимого.

• Вони не такі гнучкі, як 6-осьові роботи, тому не можуть виконувати дуже важкі або великі завдання.

Роботи SCARA найкраще підходять для швидкої та ретельної роботи з дрібними деталями у тісних просторах. Вони не найкраще підходять для робіт, що потребують багато рухів або підняття важких предметів.

Вибір робота SCARA

Вибір правильного робота SCARA означає врахування кількох ключових моментів. Ось кілька порад:

• Вантажопідйомність та досяжність: Додайте кінцевий ефектор і заготовку, потім порівняйте загальну суму з номінальним корисним навантаженням виробника та перевірте допустимий момент інерції та допустиме зміщення центру ваги на швидкості, з якою ви плануєте працювати, а не лише загальне значення. Досяжність має охоплювати кожну точку комплектації та розміщення, включаючи кріплення та буфери.

• Точність і точність: Оберіть робота, який буде достатньо точним для вашої роботи, наприклад, в електроніці чи медицині.

• Швидкість та час циклу: Подумайте, як швидко повинен працювати робот, щоб досягти ваших цілей.

• Економічна ефективність: Оберіть робота, який відповідає вашому бюджету та потребам.

• Простота інтеграції та програмування: Знайдіть роботів, яких легко налаштувати та використовувати.

• Спосіб кріплення: Настільне/підлогове, настінне та перевернуте (стельове) кріплення не є взаємозамінними — переконайтеся, що модель розрахована на потрібну вам орієнтацію, а лава або рама, на якій вона стоїть, достатньо жорсткі для прискорення, яке ви плануєте виконати.

• Вертикальний (Z) хід та пінолі: Перевірте хід по осі Z відносно найвищого рівня захоплення та найглибшого введення, включаючи довжину захоплення та висоту кріплення або лотка, а також перевірте допустиму силу натискання вниз та діапазон обертання (θ) на пінолі.

• Навколишнє середовище та захист: температура та вологість навколишнього середовища, клас захисту IP або чистоти приміщення, вимоги до електростатичної стійкості (ESD), а також наявність масляного туману, охолоджувальної рідини, пилу або змивання. Клас захисту слід вибирати для реального середовища лінії, а не для номінального.

• Елементи керування та інтерфейси: кількість цифрових та аналогових входів/виходів, протокол польової шини або Ethernet, який використовує ваш ПЛК та система керування лінією, інтерфейс машинного зору та робочий процес його калібрування, а також середовище програмування та навчання, яке повинна підтримувати ваша команда.

Фактор	Пояснення
корисне навантаження	Номінальне корисне навантаження повинно покривати деталь та інструмент разом, з запасом на зміщення центру ваги та інерцію. Номінальне навантаження виробника є стелею, а не відправною точкою.
швидкість	Роботи SCARA є одними з найшвидших, що добре для швидкої роботи.
Слід	Роботи SCARA зазвичай менші за інших роботів з таким самим радіусом дії.
Повторюваність	Висока точність по осях XY необхідна для таких завдань, як електроніка.
Артикуляція	Роботи SCARA мають 4 осі, що чудово підходить для підбирання та розміщення, складання та розкладання матеріалів.
Робота Конверт	Радіус дії робота повинен охоплювати всі точки робочої зони.

З боку постачальника, лінійка EVS SCARA є 4-осьовою та належить до класу корисного навантаження 3–20 кг з розмахом виступів 400–1000 мм, призначена для 3C-складання та обробки матеріалів. Ширша модель EVST асортимент промислових роботів охоплює повний спектр корисного навантаження від моделей для колаборації до надміцних стріл, але це інший клас продукції, і його не слід тлумачити як можливості SCARA. Повторюваність, максимальна швидкість та допустима інерція залежать від моделі та вказані в технічному описі — запитайте технічний опис моделі, яку ви фактично порівнюєте, і порівнюйте подібні моделі з подібними.

Вартість та тенденції

Ціноутворення SCARA залежить від класу корисного навантаження, радіусу дії, класу захисту, опцій контролера та зору, а також від ступеня інтеграції навколо робота. Наведені нижче діапазони є орієнтовними ринковими діапазонами лише для складання бюджету, а не котируваннями та не прив'язані до жодного бренду. Точна ціна залежить від корисного навантаження, радіусу дії та конфігурації і підтверджується для кожної конфігурації Продажі EVST.

Рівень моделі	Типовий діапазон цін	Характеристики корисного навантаження та вильоту	Типова конфігурація
Початкового рівня	$ 10,000 - $ 40,000	Прості завдання, невелика вага чи досяжність	Базове "взяти та розмістити" або просте складання; стандартний контролер, обмежений ввід/вивід та мало опцій
Середній діапазон	$ 40,000 - $ 60,000	Може піднімати більше, виконувати складнішу роботу	Більш точна повторюваність, вища швидкість, більше варіантів вводу/виводу та польової шини
Високого класу	$ 60,000 +	Розумне керування, кращі датчики	Використовується для дуже точних завдань; має системи машинного зору та інтелектуальні датчики
Вживані роботи	На 30-50% менше, ніж нові	Залежить від стану та гарантії	Дешевше, але може не мати нових технологій чи гарантії

Заявлена ​​окупність комірки SCARA зазвичай становить від 6 до 18 місяців, але ця цифра повністю залежить від змінності, вартості робочої сили, тривалості циклу та завантаження лінії — обґрунтовуйте це на основі власної тривалості циклу та кількості персоналу, а не опублікованого середнього значення.

Роботи SCARA стають розумнішими та простішими у використанні. Нові тенденції включають:

• Штучний інтелект для складніших завдань та кращого зору.

• Машинне навчання для роботів, щоб вони могли самостійно робити вибір.

• Кращі системи зору для бачення деталей та планування рухів.

• Модульні конструкції для легкої зміни налаштувань.

• Краща безпека для людей, які працюють з роботами.

• Робототехніка з відкритим вихідним кодом для легшого програмування та налаштування.

Опубліковані прогнози вказують на подальше зростання ринку роботів SCARA, причому часто цитовані цифри коливаються від приблизно 10 мільярдів доларів у 2024 році до понад 16 мільярдів доларів до 2030 року. Прогнози сильно відрізняються визначенням сегмента та методологією, тому перевірте, що насправді враховує той чи інший звіт, перш ніж використовувати його цифру в бізнес-кейсі.

Роботи SCARA швидкі та дуже точні. Вони також можуть виконувати багато різних завдань. Це допомагає компаніям працювати краще та робити менше помилок. Вибір правильного робота SCARA важливо для гарних результатів.

 

Поширені запитання

Що означає абревіатура SCARA?

SCARA розшифровується як Selective Compliance Assembly Robot Arm (роботована рука вибіркової відповідності для складання) (також Selective Compliance Articulated Robot Arm). Назва описує її ключову рису: вона гнучка в горизонтальній площині, але жорстка вертикально, що сприяє швидкому складанню та розміщенню.

Для чого використовується робот SCARA?

Роботи SCARA чудово справляються з високошвидкісним підбиранням та розміщенням, складанням, пакуванням та палетуванням легких деталей, особливо в електроніці та споживчих товарах, де горизонтальна швидкість та вертикальна жорсткість – це саме те, що потрібно для завдання.

Скільки осей має робот SCARA?

Більшість роботів SCARA мають чотири осі: два поворотні шарніри, які рухають руку в горизонтальній площині XY, одну вертикальну вісь Z та обертове зап'ястя. Таке чотиривісне розташування робить роботів SCARA швидкими та точними для виконання планарних завдань.

Яка різниця між SCARA та 6-осьовим роботом?

SCARA має чотири осі та рухається переважно в горизонтальній площині з дуже високою швидкістю, тоді як 6-осьовий робот може досягти майже будь-якої орієнтації в 3D, але він повільніший для плоского захоплення та розміщення. SCARA виграє за швидкістю та вартістю для плоскої роботи; див. наші порівняння декартових, шестиосьових та SCARA-роботів.

Скільки коштує робот SCARA?

Корпуси роботів SCARA зазвичай починаються з нижчого рівня, ніж шестиосьові маніпулятори, а вартість розгортання зростає після додавання інструментів та інтеграції. Повний розклад цін на роботів дивіться в нашій довідник з вартості роботизованої руки.

Ознайомтеся з серією роботів SCARA

• Як працює робот SCARA: принцип роботи проти коботів
• SCARA проти декартових та шестиосьових роботів
• Як вибрати робота SCARA
• Використання недорогого робота SCARA для захоплення та розміщення
• Застосування роботів SCARA за галузями промисловості
• 10 найкращих виробників роботів SCARA у 2026 році
• Хто винайшов першого робота SCARA