一、概述

　　工業(yè)機(jī)器人作為工業(yè)自動(dòng)化的典型裝備，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中各行各業(yè)的發(fā)展。工業(yè)碼垛機(jī)器人更是以低廉的成本、高效的作業(yè)優(yōu)勢(shì)，將人從繁重、單一的堆垛勞作中解放出來(lái)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。碼垛機(jī)器人可以代替人工進(jìn)行貨物分類、搬運(yùn)和裝卸，特別是代替人類搬運(yùn)危險(xiǎn)物品，象放射物質(zhì)、有毒物質(zhì)等，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工人的人身安全。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化。工業(yè)機(jī)器人碼垛系統(tǒng)適用于化工、建材、飼料、食品、飲料、啤酒、自動(dòng)化物流等行業(yè)，主要對(duì)生產(chǎn)制造過程中流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行拾取、分揀。特別是在倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)中，碼垛機(jī)器人的工作效率直接決定貨物的吞吐量。所以，采用機(jī)器人碼垛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)是推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的有效手段。

　　1、工業(yè)機(jī)器人碼垛系統(tǒng)組成

　　工業(yè)機(jī)器人碼垛系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并不是由機(jī)器人獨(dú)立工作的，而是配合自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)工作。工業(yè)機(jī)器人碼垛系統(tǒng)一般由4個(gè)子系統(tǒng)共同組成，電氣控制子系統(tǒng)控制整個(gè)碼垛系統(tǒng)的工作流程和節(jié)拍。物料傳輸子系統(tǒng)將物料傳輸?shù)綑C(jī)器人工作區(qū)域，由機(jī)器人將物品拾取碼放到自動(dòng)托盤系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人碼完一垛貨物，自動(dòng)托盤輸送系統(tǒng)自動(dòng)傳輸?shù)街付ㄎ恢?，由叉車或其他轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行輸送。

　　碼垛機(jī)器人系統(tǒng)：機(jī)器人本體，機(jī)器人控制器，機(jī)器人抓手，安全護(hù)欄及底座等。

　　自動(dòng)托盤輸送系統(tǒng)：托盤庫(kù)，輕/重載輸送機(jī)，重載滾筒線，升/降移栽機(jī)等。

　　物料輸送系統(tǒng)：皮帶輸送線，氣動(dòng)推倒裝置，直線滑道，螺旋滑道，轉(zhuǎn)彎輥道線。上壓平裝置，下震動(dòng)輸送線，物料整形裝置，掉頭裝置等。

　　電氣及電動(dòng)系統(tǒng)：PLC，氣路設(shè)備，變壓器，檢測(cè)傳感器，動(dòng)力電機(jī)等。

　　2、工業(yè)機(jī)器人碼垛應(yīng)用的特點(diǎn)

　　（1）高精度定位，快速搬運(yùn)夾取，縮短作業(yè)節(jié)拍，生產(chǎn)效率。

　?。?）機(jī)器人作業(yè)穩(wěn)定可靠，減少工作失誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　?。?）無(wú)疲勞連續(xù)作業(yè)，全天候工作，擴(kuò)大工廠產(chǎn)能。

　?。?）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單。

　?。?）占地面積少。有利于客戶廠房中生產(chǎn)線的布置，并可留出較大的庫(kù)房面積。

　?。?）能耗低。通常機(jī)械式的碼垛機(jī)的功率在26 kW左右，而碼垛機(jī)器人的功率為5 kW左右，大大降低了的運(yùn)行成本。

　　3、工業(yè)機(jī)器人碼垛應(yīng)用存在的問題

　　3.1 碼垛抓手問題

　　碼垛機(jī)器人能夠在不同的作業(yè)任務(wù)情況下工作，主要取決于機(jī)器人法蘭盤抓手的設(shè)計(jì)。機(jī)器人抓手的品質(zhì)和性能直接影響工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人的工作質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)搬運(yùn)機(jī)器人抓手由純機(jī)械部件組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整體笨重、動(dòng)作速度慢、不具備自動(dòng)檢測(cè)、控制位置能力、控制精度低、受工作環(huán)境溫度和工件重量影響會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)不到位等眾多問題，影響搬運(yùn)機(jī)器人的正常工作效率，在生產(chǎn)中存在安全隱患，針對(duì)不同的物品設(shè)計(jì)特定的抓手工業(yè)機(jī)器人才可以作業(yè)。但是，面對(duì)工業(yè)生產(chǎn)制造中，在同一工位上，可能會(huì)出現(xiàn)不止一種的產(chǎn)品規(guī)格，這種情況下機(jī)器人只能特定地抓取，無(wú)法滿足品種多樣化地抓取。由此一來(lái)，機(jī)器人抓手的選擇和設(shè)計(jì)顯得格外重要。針對(duì)這種情況，急需設(shè)計(jì)出一種自適應(yīng)，多功能的機(jī)器人抓手。

　　3.2 自動(dòng)識(shí)別抓取問題

　　在工業(yè)機(jī)器人碼垛和分揀作業(yè)過程中，由于產(chǎn)品種類的多樣化，需要根據(jù)物品的類別進(jìn)行分類拾取碼垛，將同一條流水線上的物品，搬運(yùn)到不同的托盤上。其次，物品在傳輸過程中待抓取位置可能不固定，這就需要機(jī)器人能夠自主識(shí)別物品抓取點(diǎn)的位置。因此，選擇化的識(shí)別抓取對(duì)碼垛機(jī)器人的應(yīng)用十分重要。

　　3.3 運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃

　　工業(yè)機(jī)器人在碼垛應(yīng)用中，單位時(shí)間內(nèi)碼垛次數(shù)，是衡量工業(yè)機(jī)器人性能的很重要的一個(gè)指標(biāo)，特別對(duì)于高吐量的產(chǎn)線來(lái)說，工業(yè)機(jī)器人的碼垛速率，決定了整個(gè)產(chǎn)線的產(chǎn)能。影響機(jī)器人碼垛效率的因素有很多，象伺服電機(jī)的性能，負(fù)載強(qiáng)度，機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)等，特別是機(jī)器人將物品碼放成不同的垛型，碼垛擺放的順序也是影響碼垛效率的關(guān)鍵因素。當(dāng)碼垛順序固定后機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑的優(yōu)化對(duì)提高效率有很大幫助，如果是搬運(yùn)到同一終點(diǎn)，機(jī)器人路徑選取不同，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)解算結(jié)果差異很大，速度差也很大。所以，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑和碼放垛型順序的設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)器人工作效率的提升起到關(guān)鍵作用。