3C 領(lǐng)域迎來(lái)革新 :SCARA 機(jī)器人技術(shù)的新篇章

       近期，華為發(fā)布新型小折疊屏手機(jī)Pocket 2，上演全 新折疊屏“折痕消失術(shù)”，一經(jīng)發(fā)布便受到廣大消費(fèi)者的熱 捧，尤其搶占高端女性市場(chǎng)，2024年前6周，華為銷量暴漲 64%，重回國(guó)內(nèi)智能手機(jī)第一寶座。

　　隨著科技的飛速發(fā)展，3C行業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在過(guò)去的幾十年里，3C行業(yè)取得了舉世 矚目的成就。隨著換機(jī)周期的到來(lái)，手機(jī)、筆記本等新技 術(shù)突破、價(jià)格下行，高性價(jià)比及新技術(shù)變革，逐步拉動(dòng)終 端消費(fèi)欲，帶動(dòng)整體市場(chǎng)逐步回暖，據(jù)MIR統(tǒng)計(jì)，3C行業(yè) 2023年全年市場(chǎng)銷售額達(dá)到17972億元，預(yù)計(jì)2024年消費(fèi) 電子市場(chǎng)仍會(huì)保持增長(zhǎng)(見圖1)。

　　1 SCARA機(jī)器人在3C行業(yè)的應(yīng)用

　　3C行業(yè)一直處于科技的最前沿，同樣產(chǎn)品非常多樣 化，從電腦、手機(jī)到智能穿戴設(shè)備，每種產(chǎn)品都有不同的 型號(hào)和功能，這也造成了生產(chǎn)線一天之內(nèi)需要數(shù)次更換生 產(chǎn)機(jī)種，浪費(fèi)成本、生產(chǎn)效率低下，且每年一次的更新迭 代，需要生產(chǎn)線上的機(jī)器人，既能保證形態(tài)以及功能上的 創(chuàng)新，也要確保低成本、高品質(zhì)制造。

　　3C行業(yè)產(chǎn)品零部件尺寸小，精密度高，并且制作流程 較為復(fù)雜，因此對(duì)工藝有著較高的要求(見圖2)。相比工業(yè)機(jī)器人與協(xié)作機(jī)器人來(lái)說(shuō)，擁有著更高精度、更小體積 和更高靈活度的SCARA機(jī)器人，在3C行業(yè)領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)， 因此成為了3C行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最多的機(jī)器人之一，2023年市 場(chǎng)占比高達(dá)54%，占據(jù)3C行業(yè)過(guò)半數(shù)市場(chǎng)(見圖3)。

　　MIR預(yù)計(jì)，隨著2024年細(xì)分行業(yè)自動(dòng)化投資復(fù)蘇，整 體市場(chǎng)將逐漸回暖。未來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)環(huán)境回暖、手機(jī)迭代加 速，3C行業(yè)市場(chǎng)逐步增長(zhǎng)，目前組裝、上下料、測(cè)試等較 多工藝可通過(guò)SCARA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，未來(lái)將拉動(dòng)SCARA機(jī)器 人市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。

　　2 3C行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，SCARA機(jī)器人升級(jí)的腳 步從未停止

　　隨著3C行業(yè)的的技術(shù)迭代，SCARA機(jī)器人做出的努力遠(yuǎn)不止于此：

　　① 優(yōu)化SCARA機(jī)器人剛性結(jié)構(gòu)，采用更先進(jìn)的控制算 法，從而實(shí)現(xiàn)更高的精度和穩(wěn)定性;

　?、?縮短Cycle time的實(shí)際加工時(shí)間以及必要的準(zhǔn)備、裝 載和卸載時(shí)間，優(yōu)化流程效率，節(jié)省每個(gè)步驟循環(huán)所需要的 時(shí)間，使能效最大化;

　?、?實(shí)現(xiàn)大扭矩和小減速比;

　?、?SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)輕量化。

　　隨著SCARA機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新，通用版SCARA產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng) 加劇，越來(lái)越多的廠商加速布局大負(fù)載、高速機(jī)等特殊機(jī) 型，工業(yè)機(jī)器人“四大家”都已完成SCARA產(chǎn)品的布局，未 來(lái)SCARA市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。

　　在被外資廠商統(tǒng)治的時(shí)間里，國(guó)產(chǎn)SCARA廠商并沒有 停下前進(jìn)腳步，而是通過(guò)對(duì)機(jī)器人本體不斷的創(chuàng)新，加快 SCARA市場(chǎng)滲透，提升市場(chǎng)占有率。

　　根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)，2023年，內(nèi)資SCARA銷量 首次突破50%，這也意味著在SCARA市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中， 國(guó)產(chǎn)廠商的技術(shù)變革迎來(lái)了“曙光”(見圖4)。

　　值得關(guān)注的是，根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)顯示，2023年 有3家國(guó)產(chǎn)廠商以銷量過(guò)萬(wàn)的優(yōu)秀成績(jī)進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人TOP10 行列，其中埃夫特增速最高，達(dá)到了84.1%(見圖5)。

　　在當(dāng)今的制造行業(yè)中，提高生產(chǎn)效率和減少運(yùn)營(yíng)成 本成為企業(yè)追求的核心目標(biāo)。然而，面對(duì)快速變化的市場(chǎng) 需求和日益復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)，許多制造商面臨著顯著的挑 戰(zhàn)。特別是在高速自動(dòng)化生產(chǎn)線上，機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)常常因?yàn)楦咚賳?dòng)和停止過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)，導(dǎo)致精度下 降，這不僅影響了產(chǎn)品質(zhì)量，也延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，進(jìn)而增 加了生產(chǎn)成本。此外，傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)在處理多品種、小 批量生產(chǎn)時(shí)的靈活性和效率低下，以及在復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下 的定位和搬運(yùn)能力不足，進(jìn)一步限制了其在現(xiàn)代制造業(yè)中 的應(yīng)用范圍和效率。

　　面對(duì)這些“痛點(diǎn)”，專注于工業(yè)機(jī)器人本體研發(fā)的埃夫 特針對(duì)性地開發(fā)了新一代ESR系列SCARA機(jī)器人，主要應(yīng) 用于3C行業(yè)。相關(guān)資料顯示，ESR系列具備高節(jié)拍，3kg- 50kg的負(fù)載能力，400~1200mm的工作半徑，其高剛性和 輕量化的設(shè)計(jì)，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01mm。除了具備高 剛性和輕量化設(shè)計(jì)外，該系列產(chǎn)品在抖動(dòng)抑制和傳送帶跟蹤方面表現(xiàn)更為亮眼。

　　(1)抖動(dòng)抑制功能

　　眾所周知，SCARA機(jī)器人在以最高速度進(jìn)行啟動(dòng)、停止過(guò)程中，SCARA的負(fù)載給SCARA本體帶來(lái)的顫動(dòng)大約需 要0.5~0.8s才能穩(wěn)定在±0.02mm之內(nèi)，而埃夫特ESR系列 配備的抖動(dòng)抑制功能，可以優(yōu)化高速定位抖動(dòng)及解決機(jī)器 人低速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的抖動(dòng)，節(jié)拍提升20%~28%，從消除 顫動(dòng)節(jié)約的時(shí)間來(lái)看，可以很大程度上發(fā)揮SCARA最大能 效，還可以進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)周期。

　　(2)傳送帶跟蹤

　　除此之外，埃夫特ESR配備的傳送帶跟蹤功能，在可 靠和高效的基礎(chǔ)上可以完全勝任各傳送單元之間、傳送單 元和工裝以及工裝和工裝之間的搬運(yùn)、上下料任務(wù)，支持 光電傳送帶跟蹤，2D視覺跟蹤、3D視覺跟蹤，可實(shí)現(xiàn)多品 種、多類型產(chǎn)品的混線實(shí)時(shí)監(jiān)控跟隨功能，在搬運(yùn)物料過(guò) 程中，水平面和垂直面的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和節(jié)拍相對(duì)以往產(chǎn)品 有顯著的提升。

　　3 3C產(chǎn)品發(fā)展與SCARA應(yīng)用

　　手機(jī)是3C行業(yè)中最大的單一市場(chǎng)之一，2023年手機(jī)市 場(chǎng)份額占比超過(guò)57%(見圖7)。手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋了從上游 的元器件供應(yīng)商到下游的組裝廠商、渠道商和運(yùn)營(yíng)商等， 同時(shí)也是3C行業(yè)中最為復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈之一，可以說(shuō)手機(jī)的 生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)3C產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮與發(fā)展起到了關(guān)鍵 作用，手機(jī)市場(chǎng)的環(huán)境的好壞也是影響機(jī)器人發(fā)展的重要 因素。

　　近幾年來(lái)，智能手機(jī)、筆記本電腦等3C產(chǎn)品不斷追求 創(chuàng)新，以提升產(chǎn)品性能、降低成本、提升品質(zhì)及用戶體驗(yàn) 來(lái)爭(zhēng)得市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

　　在手機(jī)端，隨著柔性O(shè)LED和AMOLED屏幕的普及，手 機(jī)制造商也正在追求更“薄”的顯示技術(shù);為了追求更極致 的手感和視覺效果，手機(jī)屏幕設(shè)計(jì)更加異形，曲面屏、柔 性折疊屏、超微孔式前攝等屏幕方案應(yīng)運(yùn)而生，近兩年市 場(chǎng)份額正在逐步提升。

　　在電腦端，筆記本電腦越來(lái)越輕、薄、小，許多新款 筆記本采用了全面屏設(shè)計(jì)，提供了更震撼的視覺體驗(yàn)和更 高的屏占比;在手機(jī)中使用的電池技術(shù)被應(yīng)用在筆記本電 腦中，為電腦提供了更大電池容量和更快的充電技術(shù)。

　　隨著3C行業(yè)越來(lái)越“卷”，SCARA機(jī)器人在3C行業(yè)越 來(lái)越多的精細(xì)操作和自動(dòng)化測(cè)試中，扮演著越來(lái)越重要的 角色。

　　例如在搬運(yùn)手機(jī)屏幕、電池時(shí)，其易碎易爆的特性對(duì) 機(jī)器人的精度和力控要求非常高，以確保裝配過(guò)程中的力 度精準(zhǔn)可控，避免對(duì)部件造成損壞。埃夫特ESR系列具備優(yōu) 越的速度、精度、線性度及垂直度性能，且水平面和垂直 面的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及節(jié)拍相對(duì)以往產(chǎn)品有顯著提升，在高效 可靠的基礎(chǔ)上可以完全勝任各傳送單元之間，傳送單元和 工裝，工裝和工裝之間的搬運(yùn)任務(wù)。

　　此外，由于3C產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，尺寸小，密度大， 所以通常采用高性能元器件，因此生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)PCB進(jìn) 行外觀、功能性、參數(shù)、可靠性等多道程序進(jìn)行檢測(cè)以確 保品質(zhì)。ESR 系列SCARA機(jī)器人擁有良好的空間利用率， 可以靈活的集成在檢測(cè)設(shè)備內(nèi)，通過(guò)與傳送帶和檢測(cè)單元 的信息交互，配合工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)傳送帶物料精準(zhǔn)抓取，即 使對(duì)復(fù)雜的精密檢測(cè)夾具，也可以完成精準(zhǔn)放料，避免部 件邊緣劃傷，并且檢測(cè)程序完成后，SCARA根據(jù)檢測(cè)單元 的輸出結(jié)果可以自動(dòng)分揀不良品并進(jìn)行回收。

　　ESR系列SCARA機(jī)器人的大范圍負(fù)載與工作半徑，適 用于不同大小和重量的電子組件，這意味著ESR系列SCARA 機(jī)器人可以處理多種類型的產(chǎn)品，無(wú)需頻繁更換或調(diào)整設(shè) 備;SCARA機(jī)器人還可以與MES系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程 的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，提高生產(chǎn)透明度和效率，這對(duì)于質(zhì)量 控制和工藝優(yōu)化具有重要意義。

　　4 總結(jié)

　　2024年，隨著3C行業(yè)的逐步復(fù)蘇，預(yù)計(jì)中國(guó)制造在全 球電子高端產(chǎn)品市場(chǎng)依舊占據(jù)主導(dǎo)地位，繼而迎來(lái)了一波 強(qiáng)勁的復(fù)興浪潮?；仡欉^(guò)去，國(guó)產(chǎn)SCARA機(jī)器人在過(guò)去幾 年中取得了顯著的進(jìn)步，不僅在性能上逐漸接近或超越國(guó) 際品牌，而且在成本控制和售后服務(wù)上具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨 著國(guó)內(nèi)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)高端裝備的需求日益增長(zhǎng)， 國(guó)產(chǎn)SCARA機(jī)器人正逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的替代，迎來(lái)新 的發(fā)展機(jī)遇，國(guó)產(chǎn)SCARA機(jī)器人大有可為