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阿童木机器人SH系列和ST系列发布,加速SCARA机器人高端领域的国产替代

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以更快的节拍,更准的精度完成生产,对生产企业意味着更高的利润。


在高速高精SCARA机器人领域,史陶比尔2011年投放的超快速TP800一直站在全球市场的顶端。


如今,TP800终于迎来挑战者。


2022年10月21日,阿童木机器人两大系列七款新品全网重磅亮相。阿童木机器人这两款分别被命名为SH系列和ST系列的新品,正是国产品牌宣布进军高端SCARA机器人领域的代表作品。


其中SH系列正是阿童木机器人挑战世界“最快SCARA”极限的代表,整机结构超90%采用碳纤维材料设计,电机功率与转速趋于均衡协调,是实现了高速、高精融合的集大成者。


ST系列则采取独具一格的模块化设计,臂展能满足480-800工作空间的生产需求,并支持多种安装方式,可完成可基本覆盖电子、生物医药等行业场景的多种工艺。


机器人大讲堂了解到,阿童木机器人发行的SH系列是国内首次能够正式对标TP800的全新突破,将进一步满足新能源、半导体等行业领域高精度、高速度的生产需求,其价格、服务颇具优势,有望加快在SCARA机器人高端领域的国产替代。


那么,到底是哪些诱因促使阿童木机器人做出了这个勇敢的市场举动?机器人大讲堂在阿童木机器人新品发布前后,独家采访到了阿童木机器人创始人、CEO宋涛,他为我们从产品技术到市场解释了阿童木机器人的全新战略布局。

▍更大增量空间的市场


看中SCARA机器人领域的高成长性,或许是阿童木机器人果断投身于此的关键因素。


当前,我国SCARA机器人需求程度正在不断提高,同时减速器、伺服驱动与伺服电机等机器人零部件实现技术突破,国产品牌正呈现突围之势,根据MIR DATABANK数据,2021年国内工业机器人领域销量中,垂直多关节机器人份额领先占比达63%,SCARA紧随其后占比30%,保持了工业机器人第二大主流细分领域品类。


阿童木机器人作为国产并联机器人的龙头企业,过往累计销量已超4000台,此次选择用两大系列产品切入SCARA领域,布局企业第二增长曲线,无疑让人眼前一亮。据前瞻经济学人数据显示,在2015-2020年SCARA机器人的CAGR达40.31%,高速增长势头明显,其中多家国产厂商市场份额进步较快。


受到疫情影响,工厂复工延滞,锂电、半导体等行业大多数新布局的工厂,在需求大幅提升的情况下,产线对效率更高的SCARA机器人需求明显增加。在2020年,有券商统计发现,SCARA机器人销量约为4.6万台,同时在2021年,SCARA机型继续受益于光伏、锂电等新兴行业的高景气度,对工业机器人需求的大幅提升。在MIR的数据中,日本爱普生靠着SCARA这一品类,出货量快速增长,排名升至工业机器人行业第三名,这证明了该领域的市场潜力。


许多国产厂商都在2021年看到了这一趋势,参与到SCARA机型的研发和竞争中,但相对市面上一众SCARA机器人,得益于高速度、高精度性能特征,阿童木机器人高速SCARA“主场”优势明显。阿童木机器人创始人、CEO宋涛对机器人大讲堂提到,从2021年6月以任务制成立项目组以来,其实阿童木机器人内部就确定了明晰的要求:技术突破,向上而生。


从20世纪以来,全球传统SCARA机器人的主要应用领域集中在3C电子行业的装配、搬运等工艺,平均价格在5000美金左右,但阿童木机器人在调研中发现,新能源锂电、光伏、半导体行业的电池板堆摞、串焊、切片叠片贴片等工艺环节,往往需要在更高速度的高速SCARA机器人满足高加工精度需求。


而这部分市场由于玩家较少,且技术实现难度较大,主要被史陶比尔、爱普生、ABB等老牌企业占据,价格区间在20000-25000美金且货期往往难以保证,这一度让国内高端SCARA集成业务变为卖方市场。


“2022年Q2数据显示,SCARA机器人的主力市场电子行业需求萎缩较明显,从长期来看,未来SCARA机器人为了适应新能源汽车、光伏等多场景需求,必然向着大载量、高防护等级、高速度的高端化方向发展。”宋涛对此有着很清晰的判断,并决定在2022年Q4这个产能升级的关口,决心正式推出了两款高端SCARA机器人。


可以说阿童木机器人无疑抓住了这一契机,通过准确瞄准市场上的高端需求,在“向上而生”的思考下,两款以“高速高精”为主打特性的SCARA机器人应运而生。


机器人大讲堂了解到,目前阿童木机器人也已经与两家供应商签约落地苏州,完成单条产线产能爬坡后为下一步打开全球国产轻型高速机器人市场做足准备。


▍发现与挑战


从实际参数对比来看,阿童木机器人的产品已经能与国外一线品牌持平,阿童木SCARA机器人的研发成绩可以直接体现在产品特性上:ST系列有着±0.02毫米的重复定位精度、0.25秒的高速律动、240PPM的高工作节拍,这无疑已经不亚于许多小六轴工业机器人。

那么,阿童木机器人如何在短短1年时间内拥有如此强大的产品实力?其可靠性是否能够保障?在独家采访中,阿童木机器人创始人、CEO宋涛对机器人大讲堂透露,这与其供应链的定制化有着非常大的关系。


2021年,阿童木机器人技术团队通过仔细分析、反复拆解总结了国外巨头的产品核心后发现,顶级欧系SCARA机器人采取的大多是高转速伺服电机与高减速比的减速机,这让其能在高重复精度稳定的情况下,有着更快的工作节拍以及更趋于完美的加减速性能,从而在高端领域获得更大的订单优势。


产品先天优势


众所周知,并联机器人速度比SCARA要快。而阿童木机器人基于过去近十年在并联领域的专注深耕,积累了大量的技术、应用经验。在本次SCARA应用开发中,阿童木机器人充分发挥高速运动控制技术,独辟蹊径用并联基因去做高速SCARA,在产品逻辑层面上,攒足了产品上的先天优势。


阿童木高速SCARA系列在产品路径设计上,明确了3点经验。


第一:本体越轻越好。为保证本体足够轻,阿童木高速SCARA坚持在零部件、材质上寻求创新突破,为每一个构成部分找到专属价值。拿减速机而言,本次新品采用减速机与壳体全定制模式。其减速机本身没有外壳,工艺设计中运用本体的外壳充当减速机外壳,并将两者做到一起,以保证整体重量的下降;同时,本体外壳统一由减速机所在工厂安装,减少转场提升产品一致性;此外,为达到高速SCARA材质更轻,本体采用碳纤维一体成型,得益于碳纤维本身极强的散热能力,也给了减速机齿向更轻薄化结构优化设计的空间。据悉,阿童木高速SCARA得益于各零部件的轻量化组合,整体重量较传统产品减轻60%。

第二:动力越大越好。目前,就国内机器人公司,不论在电机还是伺服系统,功率会有2KW、3KW不一,但殊途同归,在转速、风制转速上,日系与国产技术路线的额定转速基本在2000转,风制转速在3000转左右,相比此,欧系产品如博世、西门子等更倾向于用高转速电机配高减速比的减速机,其综合效果一定优于低转速比电机+低减速比减速机。打个比方,用6000转的电机配备60减速比的减速机,与2000转的电机配20的减速机,本质上速度变化不会改变,但是机器人在使用过程中,启停瞬间到额定转速瞬间的加减速却迥然不同。动力方面考虑,过去,传统行业如3C场景,不需要极度高速的性能要求,但基于光伏、锂电新场景的拓展应用,对工业机器人整体速度、精度、效率要求更高,因而动力要求也更加强劲。基于此,阿童木全新高速SCARA充分借鉴欧系产品思路,为产品专门订制了高转速日系伺服电机以及全定制化高集成内嵌式减速机,与传动的RV减速器相比,重量减少30%,运动精度和承载强度更优。


第三:软件算法越快越好。区别于原来四、六轴,在运动控制、轨迹规划、动力学方面,阿童木高速SCARA将并联机器人中应用的高速轨迹规划算法、移动跟踪算法以及主动抑振算法都适配到scara中,实现了产品高速度与高精度的极致追求。


基于以上三点技术创新,阿童木机器人同步对产品工艺技术进行全面革新,确保产品呈现出适用于更广应用场景的卓越性能,助力产线实现降本、增效双重价值。

▍核心技术的突围


为打破高端SCARA领域长期品牌垄断局面,阿童木机器人从核心硬件入手,携手国内某军工院校,斥资千万,定制化设计专用减速机。该款减速机采用整体无外壳设计,重量较之传统减速机重量降低50%。


同时阿童木机器人还解析了其在全新机器人结构中的应力情况并完成了结构建模设计。重量比预设值降低了30%,通过拓扑优化,将负载、材料达到了均衡值,完成了最佳强度重量比。


随后通过与全球顶级供应商合作,阿童木机器人更是在电机、同步带等90%的零部件采取了定制化开发,并在大版本上连续迭代3次,用6个月时间优化改机,从而在整机的最终实力上,真正有了逼近国际一线企业的产品表现。整体而言,阿童木机器人通过攻克减速机这一核心部件,在供应链配置上、产品设计上都达到了高技术水准,完成了国产品质产线的开发。


而在算法层面,围绕高速高精需求,机器人大讲堂认为,阿童木机器人的技术或许确实具备着先天优势。因为就产品技术特性而言,并联机器人无疑与SCARA机器人在产品基因上有着相通之处。


从结构上来说,SCARA机器人拥有三个互相平行的旋转轴和一个线性轴,在硬件上4个自由度与并联机器人类似,对应4台电机和减速机,而两者在软件算法上则主要是软件架构以及轨迹规划算法的差异。


阿童木SCARA机器人无疑完美衔接并联机器人的算法结构,例如通过PTP指令,能使得其轴速度更低,但提速空间更大,同时在主动抑震技术和高速算法上更具优势。即便面对加工要求极高的小圆、复杂立体图形等加工任务,低惯量设计的阿童木机器人也能够驾轻就熟,在锂电、半导体生产等高洁净度高精度加工领域与国外知名品牌具有一战之力。


或许正如宋涛所言,“高速SCARA中百分之八九十的基础,阿童木机器人都已经具备。”这也使得阿童木SCARA机器人表现出来的轨迹实现速度以及柔顺度指标都比市面上的许多产品有着明显提升。


这让我们发现,通过近10年时间专注并联机器人,如今的阿童木机器人在底层代码和高速高精研发技术储备上已经颇具实力,在人员团队、行业场景开拓、资金等方面更有充足底气。


宋涛总结道:“高速运动控制技术的积累,团队的扩容升级,新一轮融资的注入,高研发投入的决心,3年并联市场第一品牌的实力,让我们9年来第一次提出做高速机器人专家的全新定位。”


资本对于阿童木机器人过往的成绩与全新增长点表达出了更多认可,在10月21日,阿童木机器人还宣布了最新一轮融资,该轮融资金额达1.55亿元,投资方包括联想创投、海创汇、赛天资本、国中资本。宋涛表示,该轮投资的2/3费用将投入到高速SCARA的研发中,而这也有望助推阿童木机器人拿下快速增长的锂电光伏等新兴市场中10%及以上市场份额。


▍结语与未来


随着机器人的红利持续发酵,从市场角度而言,未来新能源产业链拉动效应愈发明显,尤其在锂电、光伏领域已经实现批量出货的高端SCARA,必然将增加“区域线”,进一步辐射至高端医药、汽车电子、包装等行业,支撑起市场新的爆发点。


苦于交付周期、产能等诸多局限,虽然史陶比尔、ABB等企业也在快速布局中国工厂,但市场爆发期对于高速高精机器人的需求明显高于既有预期。因此从全球市场来看,25000美金的高速高精SCARA机器人市场依然明显处于空缺期。


对于下游企业来说,由于产线的多样性,大多需要多种配置的机器人实现工序衔接与合作,这就需要企业产品能够实现多工作范围作业,满足不同的操作和精度要求。而“向上而生”、定位高端的阿童木,必然有机会快速获得这部分高端市场的需求,在交货期、付款方式、价格,售前售后响应上,真正实现对于高端市场需求的满足。


宋涛透露,伴随年产10000台高速SCARA在苏州生产基地的投产,将拉动整体供应链产能提升。机器人大讲堂预计,在当下新能源、锂电等产业快速发展的当下,这或将有望带动阿童木机器人的市场销售额,帮助其拿下10%及以上的市场份额,帮助供应商在关键核心部件的稳定性、一致性、良品率上再上一个新台阶,最终拉动国内高端制造产业完成国产化升级。


来源:Jack机器人大讲堂、机器人在线

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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