中国SCARA平面关节型工业机器人行业报告（33页）

SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，即选择顺应性装配机械手臂） 机器人是一种平面关节型工业机器人，其结构共有 4 个关节，包括 3 个相互平行的旋转关 节，用于平面上对物体进行定位与定向，还有 1 个垂直于平面的移动关节，用于完成机器人 末端件在垂直平面内的运动（见图 2-1）。SCARA 机器人在 X、Y 轴方向上具有顺从性，在 Z 轴方向具有良好的刚性，可在有限空间中作业然后收回，主要应用在 3C 电子、半导体、 食品、医药等相关行业的物料搬运、装配等环节。SCARA 机器人有四种驱动方式：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。  （1）液压驱动：以液体为工作介质，由液动机、油罐、油马达、油泵、油箱、伺服阀等组 成的驱动系统，通过将电能转换为液压能并用电磁阀改变压力油流向，从而使液压驱动执行 机构进行工作。液压驱动输出功率大，具有抓取能力强，结构紧凑、节奏平稳、耐冲击等特 点，但液压元件对制作精度和密封性要求高，否则会出现液体泄漏的情况。

气压驱动：以压缩空气为工作介质，由气缸、气罐、气阀等组成的驱动系统，其工作 原理与液压驱动相似。气压驱动的特点是气源获取方便、结构相对简单、成本低，但如果气 压过高会导致速度不易控制，因此实际使用气压较低，导致输出功率小、抓取能力较弱。（3）电气驱动：将电能转变为电磁力，从而驱动执行机构进行工作的驱动系统。电气驱动 的特点是功率大、响应速度快、控制精度高且操作简便，也是 SCARA 机器人应用最多的一 种驱动方式，驱动元件通常采用步进电机或直流伺服电机。（4）机械驱动：由凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等机械传动机构组成的驱动系统， 特点是动作牢靠、工作速度高，缺点是不易于调整，因此一般只用于动作相对固定的场合。 2.2 全球及中国 SCARA 机器人行业发展历程  1978 年，日本山梨大学科学团队研制出世界上第一款 SCARA 机器人，该款机器人在 结构上具有 4 个轴和 4 个运动自由度，结构形式包括 X、Y、Z 方向平移轴及 Z 方向旋转轴 （见图 2-2）。

由于技术限制，该款 SCARA 机器人采用齿轮及链条等传动机构，存在体积 过大、响应速度慢、工作精度低、应用范围窄等不足。1984 年，美国 Adept Technology 公司推出世界上第一款电机直驱 SCARA 机器人，并将其命名为 AdeptOne。这款机器人弥 补了日本研发的第一款 SCARA 机器人的不足，省去了齿轮及链条等传动机构，而是采用电 机直接驱动的方式实现关节运动，避免传动机构间产生的摩擦，大幅提高了机器人响应速度 和工作精度。此后出现的 SCARA 机器人基本沿用 AdeptOne 机器人结构，即“电机+减速 器”关节直驱运行方式。20 世纪 80 年代，全球 SCARA 机器人两大巨头，爱普生与雅马哈 开始着手研发工业机器人。1997 年，爱普生推出首款紧凑型 SCARA 机器人。与此同时， 出于摩托车生产线需求，雅马哈开始研发工业机器人。此后，凭借机器人产品的易用性、高 性能和可靠性，爱普生与雅马哈两大日系品牌在全球 SCARA 领域一直处于领先地位。