什么是SCARA机器人？
SCARA 是一个缩写，全称是 Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译为 选择顺应性装配机械臂。
这个名字非常关键,它揭示了SCARA机器人的核心特性：
- 选择性 (Selective)：它只在特定的方向上“顺应”（即柔顺），而在其他方向上则非常“刚性”（即坚固）。
- 顺应性 (Compliance)：指的是机器人对外部力的缓冲和适应能力。
- 装配 (Assembly)：这是其主要应用场景。
SCARA机器人就像一个在桌子上工作的“装配能手”，它在桌面（水平面）上移动非常精确和快速，但如果从上往下（垂直方向）施加一个力，它会稍微“退让”一点，这个特性对于精密装配非常有用，可以避免零件因对不准而损坏。
SCARA的核心结构（四轴）
SCARA机器人通常有四个轴,这四个轴的运动共同决定了其末端工具（抓手）在空间中的位置和姿态。
轴1 & 轴2：主臂
- 功能：这两个轴是SCARA机器人的“手臂”，负责在水平面（X-Y平面）内进行定位，它们通过旋转来实现这一点。
- 运动方式：
- 轴1 (Base Rotation / J1)：围绕基座垂直旋转，决定机器人的大臂朝向。
- 轴2 (Elbow / J2)：大臂（第一段臂）和前臂（第二段臂）之间的肘关节旋转，决定前臂的俯仰角度。
- 协同工作：J1和J2的协同运动，就像人类的手肘和肩膀配合，可以精确地将末端工具移动到水平面内的任意一点，这个平面通常被称为“工作范围”。
轴3：Z轴（升降轴）
- 功能：负责在垂直方向（Z轴方向）上进行升降运动。
- 运动方式：通常是线性运动（上下直线移动），而不是旋转，它驱动整个手臂和末端工具向上或向下移动，以改变其在Z轴高度上的位置。
轴4：W轴（手腕旋转轴）
- 功能：这是SCARA的最后一个轴，位于最末端，也称为手腕轴，它负责实现末端工具的旋转。
- 运动方式：围绕Z轴中心线进行360度旋转。
- 重要性：这个轴使得机器人可以轻松地旋转被抓取的物体，将一个螺丝从水平方向旋转到垂直方向以便拧入孔中，或者将一个产品调整到正确的姿态进行下一道工序。
SCARA机器人的核心特点（优缺点）
优点
-
高速高重复定位精度：
（图片来源网络，侵删）- 高速：由于前三个轴（J1, J2, J3）的运动都在一个相对简单的平面内，且结构轻量化，SCARA的循环时间（完成一次任务的时间）非常短，非常适合高速分拣、装配。
- 高精度：重复定位精度通常可以达到 ±0.02mm 甚至更高，保证了产品的一致性。
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结构简单，刚性好：
- 结构比六轴机器人简单,零部件少，因此更坚固、更耐用，维护成本相对较低。
- 在水平面内具有极高的刚性,能够承受较大的末端负载，并保持稳定。
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“选择顺应性”：
这是其“独门绝技”，在水平方向（X-Y）非常刚性，确保定位准确；在垂直方向（Z）有一定顺应性，可以吸收装配时产生的微小偏差，避免硬接触导致工件或机器人损坏，实现“柔性装配”。
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性价比高：
相对于功能更全面的六轴机器人,SCARA机器人在其擅长的领域（平面操作）价格更具优势。
缺点
-
运动范围受限：
- 它的主要工作范围是一个圆柱体，在垂直方向上的移动范围（Z轴行程）通常较短，且难以实现复杂的空间轨迹运动。
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灵活性不足：
它只有四个自由度,无法像六轴机器人那样将末端工具伸入狭窄、复杂的空间内部进行操作（从柜子内部取物），它的姿态变化能力有限，主要依靠手腕旋转（W轴）来调整方向。
-
不适合复杂3D任务：
对于需要复杂空间路径规划、多角度焊接、喷涂或需要模拟人手复杂动作（如拧螺丝时同时施加压力和旋转）的任务，SCARA无能为力，必须使用六轴或更多轴的机器人。
SCARA vs. 六轴机器人
这是一个非常常见的对比,可以帮助你更好地理解SCARA的定位。
| 特性 | SCARA机器人 | 六轴机器人 |
|---|---|---|
| 自由度 | 4个 | 6个 |
| 工作范围 | 圆柱体 | 球体 |
| 主要优势 | 高速、高精度、高刚性（平面内） | 灵活性、姿态多样性、可达空间大 |
| 核心特点 | 选择顺应性，适合平面装配 | 全方位关节，模拟人手 |
| 典型应用 | 电子组装、拾放、搬运、螺丝锁付 | 焊接、喷涂、打磨、码垛、弧焊、复杂装配 |
| 成本 | 相对较低 | 相对较高 |
| 编程复杂度 | 相对简单 | 相对复杂 |
简单比喻：
- SCARA机器人 就像一个 高效的“桌面工人”，他擅长在桌面上快速、准确地摆放和组装零件。
- 六轴机器人 就像一个 全能的“机械臂工匠”，他能伸到桌子下面、柜子里面，以各种刁钻的角度完成工作。
典型应用领域
基于其特点,SCARA机器人主要应用在以下场景：
- 电子行业：手机、电脑、消费电子产品的零部件（如主板、摄像头、电池）的拾取、放置、插件、锁螺丝。
- 食品行业：糖果、饼干、面包的抓取、分拣、装箱。
- 医药行业：药瓶、药板的抓取、分装。
- 汽车零部件：小型零部件的装配、检测。
- 半导体行业：晶圆的搬运、封装。
SCARA型四轴机器人 是一种为高速、高精度平面作业而生的工业机器人，它的“选择顺应性”结构使其在装配领域独树一帜，凭借其速度、精度和成本优势，成为了自动化生产线，特别是电子制造业中不可或缺的关键设备，当你需要在一个平面上快速、重复地搬运和组装小型零件时，SCARA机器人通常是最佳选择。
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