SCARA机器人，即Selective Compliance AssemblyRobot Arm，又名水平多关节机器人，是工业机器人家族应用非常广泛的一个构型。SCARA机器人又称水平多关节机器人，是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。一般有4个自由度，可在包括沿X、Y、Z方向的平移和绕Z轴的旋转。SCARA机器人的特点是负载小、速度快，因此其主要应用在快速分拣、精密装配等3C行业、食品行业等领域。
常见SCARA结构特点：
常见SCARA结构
J2、J3、J4电机呈直线排列
从上图可以看到，2、3、4轴电机呈直接排列，而且J3轴电机比J4轴的电机要大，原因是J3轴是丝杆的上下运动，力较大，而且是一级同步带减速（丝杆本身也有减速作用），所以J3轴电机还是在带刹车的，为的是断电的时候负载不会轻易下降（这是对小负载来说，大负载的话，J3、J4都会加刹车）。J4轴电机则使用两级同步带减速，控制丝杆的旋转。
电机呈直线排列的好处是，整个关节可以收窄，变得比较细长，但是缺点也是比较明显的，由于J3轴电机离J2轴旋转中心比较远，又是稍大的电机，整个二关节的惯量会增大很多，这对机器人的性能是有非常大的影响的。高中物理老师告诉我们，惯量乘以角加速度等于扭矩。在扭矩一定的情况下，惯量增加了，角加速度自然就下来了。
J3、J4轴耦合设计
大多SCARA都是采用J3、J4轴耦合的设计，意思是J3、J4轴是联动的。想要丝杆单纯上下运动或者旋转运动都需要同时运动两个电机。耦合的原因是用了滚珠丝杆花键轴，简称丝杆花键。 丝杆花键，顾名思义就是把滚珠丝杆和滚珠花键集成到了一起，制作工艺非常复杂。目前业界做得最好的当然是日本的THK另外，台湾PIM、TBI、韩国也有个别厂家在做。
滚珠丝杆滚珠花键
J1、J2轴中空设计
J1、J2轴都采用了中空中线的设计，避免了穿线管的外漏。
中空型谐波减速机
电机选型问题
电机是SCARA机器人驱动部件。也是决定机器人性能的主要零部件之一。同等规格的SCARA在电机功率选型上基本都相同，只是品牌不同，惯量、扭矩、性能略有不同而已。
最高转速：750W以下的电机，大多数的最高转速有5000RPM和6000RPM，个别会更高。谐波减速机不一定可以承受很高的输入转速，越大号的减速机最大输入转速越低。
发热：能量传递效率也是品牌差距所在。效率越低意味着有用功越少，那损失的能量去哪里了呢？大部分都转化为热能。对于小型机器人来说，“散热”是非常关键的设计，因为空间紧凑，各个部件都靠得比较近，会相互影响。所以如果电机发热严重，那么在高速运动时，一旦温度过高，电机转子漆包线表皮过热熔化，电机就是短路挂了。另一方面，电机的热会传递给减速机，对谐波减速机来说，温度过高，会导致油脂变质，大大增加磨损，指不定什么时候就挂了。
惯量比：在做设计时，还要注意一个负载惯量比问题。即机械臂的所有负载（包含设计负载与机械臂本身）经过减速机构之后折算到电机转子的惯量与转子本身惯量的比例。通俗来说，就是指控制的难易程度或响应程度，倍数越小，越容易控制，响应越快，比如机床上的惯量比一般比会比较小。对机器人来说，自然也是越小越好，但实际比较难实现，所以有一个相对比较好的经验值，比如30倍。
体积：不同品牌的电机有时体积还挺大，特别是国产电机，很多时候会比同等规格的进口电机屁股长出一段，这会很影响机械设计。
减速机选型
小型SCARA一般只有J1、J2轴会用减速机，而且是用谐波减速机，原因是谐波减速机体积小，精度高。谐波减速机在使用上有非常非常非常多的细节问题。首先是品牌差异，目前国内做谐波的有很多家，其中做得比较大的也有几家，不同品牌之间，由于齿型不同、零部件不同、加工工艺不同，有相当大的差异；其次，谐波装配的好坏与客户有非常大的关系。谐波的装配要求说到底只有一个，就是波发生器与刚柔轮同轴要求，但是要实现这个目的，那要考虑的东西就多了。所以业内有不少人都感叹，明明与四大家族用的是都是HD的减速机，但是寿命和性能就是不一样。这就是因为装配零件的设计和装配工艺不同导致。
所以假设你的SCARA还在样机阶段，没什么问题，别高兴得太早，后来有的是坑在等着你。如果你已经批量，而且正在遇到漏油、卡滞、异响、寿命短等问题，淡定，这不是你们家独有的问题，用谐波的人都遇到过，把坑一个一个填平了就稳定了。不过，有一个前提是，巧妇难为无米之炊，如果你用的是特别便宜的国产品牌，那恭喜你，认命吧，他们自己也没搞清楚谐波是怎么回事。
同步带同步轮
同步带同步轮是常用减速比比较小的地方。在SCARA上常用在J3、J4轴。在本体的成本构成中，同步带同步轮的成本占比很小。但是有一些小细节也要注意，比如如何调整张力（一般会规定一个张力范围）、比如同步带的磨损问题、张力下降问题~~
丝杆花键
丝杆花键是SCARA也是SCARA的重要零部件。而且，由于制作困难，不管是国内还是国外，做的人都非常少，可能是有些关键工艺没有解决。所以客户的选择性也不多，能用的就那么几家。安装上也基本类似，品牌差异主要是在精度与产品一致性。
丝杆花键最大的坑其实是在维护这一块，丝杆花键是需要定期润滑保养的。但是，使用者经常会忘记懒得保养，导致滚珠/滚道磨损，缩短寿命。
散热
散热设计是小型机器人的设计关键。因为小型机器人内部空间很小，电机、减速机等发热部件很靠近，彼此影响。特别是防护等级达到IP65的设计，因为内部与外部的空气不流通，热量无法散出，所以只能通过内部空气以及本体散热。因此，如何想办法把内部热量均匀散开，而不是聚集在一起，就是设计关键。否则就是我之前讲过的，也许你瞬间速度很快，但是跑一段时间，热量上来了，机器人就会过热，轻者报警、重者直接挂了。
生产
这也是每一家都会遇到的坑，而且是大坑。
在机器人研发阶段，样机少，一般是由研发人员装配，因为对产品很熟，有专业素养，所以装配效果会比较好。但是，一旦进入量产阶段，就大不一样了。工人对产品不一定了解，而且不同工人的专业素养不同，所以装配出来的结果会有很大差异。因此，模块化的设计、专业的培训、严格的品质把握就非常重要。
生产量每上一个数量级，就是一个鬼门关，很容易批量品质问题。牢牢记住一个点就是，在整个生产系统中，人是最不稳定的因素，人是最不可控的，是最容易出现问题的地方。
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