3C 領域迎來革新 :SCARA 機器人技術的新篇章

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

　　隨著科技的飛速發(fā)展，3C行業(yè)已經成為我國國民經濟 的重要支柱產業(yè)，在過去的幾十年里，3C行業(yè)取得了舉世 矚目的成就。隨著換機周期的到來，手機、筆記本等新技 術突破、價格下行，高性價比及新技術變革，逐步拉動終 端消費欲，帶動整體市場逐步回暖，據MIR統(tǒng)計，3C行業(yè) 2023年全年市場銷售額達到17972億元，預計2024年消費 電子市場仍會保持增長(見圖1)。

　　1 SCARA機器人在3C行業(yè)的應用

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

　　3C行業(yè)產品零部件尺寸小，精密度高，并且制作流程 較為復雜，因此對工藝有著較高的要求(見圖2)。相比工業(yè)機器人與協(xié)作機器人來說，擁有著更高精度、更小體積 和更高靈活度的SCARA機器人，在3C行業(yè)領域更具優(yōu)勢， 因此成為了3C行業(yè)領域應用最多的機器人之一，2023年市 場占比高達54%，占據3C行業(yè)過半數(shù)市場(見圖3)。

　　MIR預計，隨著2024年細分行業(yè)自動化投資復蘇，整 體市場將逐漸回暖。未來隨著經濟環(huán)境回暖、手機迭代加 速，3C行業(yè)市場逐步增長，目前組裝、上下料、測試等較 多工藝可通過SCARA實現(xiàn)自動化，未來將拉動SCARA機器 人市場快速增長。

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

　　隨著3C行業(yè)的的技術迭代，SCARA機器人做出的努力遠不止于此：

　?、?優(yōu)化SCARA機器人剛性結構，采用更先進的控制算 法，從而實現(xiàn)更高的精度和穩(wěn)定性;

　　② 縮短Cycle time的實際加工時間以及必要的準備、裝 載和卸載時間，優(yōu)化流程效率，節(jié)省每個步驟循環(huán)所需要的 時間，使能效最大化;

　?、?實現(xiàn)大扭矩和小減速比;

　?、?SCARA機器人結構輕量化。

　　隨著SCARA機器人技術創(chuàng)新，通用版SCARA產品競爭 加劇，越來越多的廠商加速布局大負載、高速機等特殊機 型，工業(yè)機器人“四大家”都已完成SCARA產品的布局，未 來SCARA市場競爭將更加激烈。

　　在被外資廠商統(tǒng)治的時間里，國產SCARA廠商并沒有 停下前進腳步，而是通過對機器人本體不斷的創(chuàng)新，加快 SCARA市場滲透，提升市場占有率。

　　根據MIR DATABANK數(shù)據，2023年，內資SCARA銷量 首次突破50%，這也意味著在SCARA市場激烈的競爭中， 國產廠商的技術變革迎來了“曙光”(見圖4)。

　　值得關注的是，根據MIR DATABANK數(shù)據顯示，2023年 有3家國產廠商以銷量過萬的優(yōu)秀成績進入工業(yè)機器人TOP10 行列，其中埃夫特增速最高，達到了84.1%(見圖5)。

　　在當今的制造行業(yè)中，提高生產效率和減少運營成 本成為企業(yè)追求的核心目標。然而，面對快速變化的市場 需求和日益復雜的生產任務，許多制造商面臨著顯著的挑 戰(zhàn)。特別是在高速自動化生產線上，機器人在執(zhí)行任務時常常因為高速啟動和停止過程中產生的抖動，導致精度下 降，這不僅影響了產品質量，也延長了生產周期，進而增 加了生產成本。此外，傳統(tǒng)機器人系統(tǒng)在處理多品種、小 批量生產時的靈活性和效率低下，以及在復雜作業(yè)環(huán)境下 的定位和搬運能力不足，進一步限制了其在現(xiàn)代制造業(yè)中 的應用范圍和效率。

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

　　(1)抖動抑制功能

　　眾所周知，SCARA機器人在以最高速度進行啟動、停止過程中，SCARA的負載給SCARA本體帶來的顫動大約需 要0.5~0.8s才能穩(wěn)定在±0.02mm之內，而埃夫特ESR系列 配備的抖動抑制功能，可以優(yōu)化高速定位抖動及解決機器 人低速運動過程中的抖動，節(jié)拍提升20%~28%，從消除 顫動節(jié)約的時間來看，可以很大程度上發(fā)揮SCARA最大能 效，還可以進一步壓縮生產周期。

　　(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、上下料任務，支持 光電傳送帶跟蹤，2D視覺跟蹤、3D視覺跟蹤，可實現(xiàn)多品 種、多類型產品的混線實時監(jiān)控跟隨功能，在搬運物料過 程中，水平面和垂直面的運動穩(wěn)定性和節(jié)拍相對以往產品 有顯著的提升。

　　3 3C產品發(fā)展與SCARA應用

　　手機是3C行業(yè)中最大的單一市場之一，2023年手機市 場份額占比超過57%(見圖7)。手機產業(yè)鏈涵蓋了從上游 的元器件供應商到下游的組裝廠商、渠道商和運營商等， 同時也是3C行業(yè)中最為復雜的產業(yè)鏈之一，可以說手機的 生產和銷售環(huán)節(jié)對整個3C產業(yè)鏈的繁榮與發(fā)展起到了關鍵 作用，手機市場的環(huán)境的好壞也是影響機器人發(fā)展的重要 因素。

　　近幾年來，智能手機、筆記本電腦等3C產品不斷追求 創(chuàng)新，以提升產品性能、降低成本、提升品質及用戶體驗 來爭得市場優(yōu)勢。

　　在手機端，隨著柔性OLED和AMOLED屏幕的普及，手 機制造商也正在追求更“薄”的顯示技術;為了追求更極致 的手感和視覺效果，手機屏幕設計更加異形，曲面屏、柔 性折疊屏、超微孔式前攝等屏幕方案應運而生，近兩年市 場份額正在逐步提升。

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

　　隨著3C行業(yè)越來越“卷”，SCARA機器人在3C行業(yè)越 來越多的精細操作和自動化測試中，扮演著越來越重要的 角色。

　　例如在搬運手機屏幕、電池時，其易碎易爆的特性對 機器人的精度和力控要求非常高，以確保裝配過程中的力 度精準可控，避免對部件造成損壞。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 面的運動穩(wěn)定性及節(jié)拍相對以往產品有顯著提升，在高效 可靠的基礎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任務。

　　此外，由于3C產品電路設計復雜，尺寸小，密度大， 所以通常采用高性能元器件，因此生產過程中需要對PCB進 行外觀、功能性、參數(shù)、可靠性等多道程序進行檢測以確 保品質。ESR 系列SCARA機器人擁有良好的空間利用率， 可以靈活的集成在檢測設備內，通過與傳送帶和檢測單元 的信息交互，配合工業(yè)相機實現(xiàn)傳送帶物料精準抓取，即 使對復雜的精密檢測夾具，也可以完成精準放料，避免部 件邊緣劃傷，并且檢測程序完成后，SCARA根據檢測單元 的輸出結果可以自動分揀不良品并進行回收。

　　ESR系列SCARA機器人的大范圍負載與工作半徑，適 用于不同大小和重量的電子組件，這意味著ESR系列SCARA 機器人可以處理多種類型的產品，無需頻繁更換或調整設 備;SCARA機器人還可以與MES系統(tǒng)集成，實現(xiàn)生產過程 的實時監(jiān)控和管理，提高生產透明度和效率，這對于質量 控制和工藝優(yōu)化具有重要意義。

　　4 總結

　　2024年，隨著3C行業(yè)的逐步復蘇，預計中國制造在全 球電子高端產品市場依舊占據主導地位，繼而迎來了一波 強勁的復興浪潮。回顧過去，國產SCARA機器人在過去幾 年中取得了顯著的進步，不僅在性能上逐漸接近或超越國 際品牌，而且在成本控制和售后服務上具有明顯優(yōu)勢。隨 著國內制造業(yè)的轉型升級，對高端裝備的需求日益增長， 國產SCARA機器人正逐步實現(xiàn)對進口產品的替代，迎來新 的發(fā)展機遇，國產SCARA機器人大有可為