一、概(gai)述

　　工業機器人作為工業自動化的典型裝備，促進經濟活動中各行各業的發展。工業碼垛機器人更是以低廉的成本、高效的作業優勢，將人從繁重、單一的堆垛勞作中解放出來，提高生產效率，降低生產成本，縮短生產周期。碼垛機器人可以代替人工進行貨物分類、搬運和裝卸，特別是代替人類搬運危險物品，象放射物質、有毒物質等，降低工人的勞動強度，保證工人的人身安全。實現自動化、智能化、無人化。工業機器人碼垛系統適用于化工、建材、飼料、食品、飲料、啤酒、自動化物流等行業，主要對生產制造過程中流水線上的產品進行拾取、分揀。特別是在倉儲物流業中，碼垛機器人的工作效率直接決定貨物的吞吐量。所以，采用機器人碼垛實現自動化生產是推動企業發展的有效手段。

　　1、工業機器人(ren)碼(ma)垛系統組成(cheng)

　　工(gong)(gong)(gong)(gong)業機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)碼垛(duo)(duo)系(xi)統在實際(ji)應用中并(bing)不是(shi)由機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)獨立工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)的(de)，而是(shi)配合自(zi)動化設備進(jin)行系(xi)統工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)。工(gong)(gong)(gong)(gong)業機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)碼垛(duo)(duo)系(xi)統一(yi)般由4個子系(xi)統共同組成，電(dian)氣控制子系(xi)統控制整(zheng)個碼垛(duo)(duo)系(xi)統的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)流程和節(jie)拍。物料傳輸(shu)子系(xi)統將物料傳輸(shu)到機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)區域，由機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)將物品拾取碼放(fang)到自(zi)動托(tuo)盤系(xi)統，當(dang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)碼完一(yi)垛(duo)(duo)貨物，自(zi)動托(tuo)盤輸(shu)送系(xi)統自(zi)動傳輸(shu)到指(zhi)定位置，由叉車或其他轉運(yun)設備進(jin)行輸(shu)送。

　　碼(ma)垛機器人(ren)(ren)系統：機器人(ren)(ren)本(ben)體，機器人(ren)(ren)控制器，機器人(ren)(ren)抓手，安全護欄及底座等(deng)。

　　自動托(tuo)盤(pan)輸送系統(tong)：托(tuo)盤(pan)庫，輕/重載(zai)輸送機，重載(zai)滾筒線，升/降(jiang)移(yi)栽機等。

　　物(wu)料輸(shu)送系統：皮帶(dai)輸(shu)送線(xian)，氣動(dong)推倒裝(zhuang)(zhuang)置，直線(xian)滑道，螺(luo)旋滑道，轉(zhuan)彎輥道線(xian)。上(shang)壓平裝(zhuang)(zhuang)置，下(xia)震動(dong)輸(shu)送線(xian)，物(wu)料整形裝(zhuang)(zhuang)置，掉頭裝(zhuang)(zhuang)置等。

　　電氣(qi)及電動(dong)系統：PLC，氣(qi)路(lu)設備(bei)，變壓器，檢測傳感器，動(dong)力電機等。

　　2、工業機器人碼垛(duo)應用的特(te)點

　　（1）高(gao)精度(du)定位，快速(su)搬運(yun)夾取，縮短(duan)作業節拍，生產效(xiao)率。

　　（2）機器人作業穩定可靠，減(jian)少工作失誤，提(ti)高產品質量。

　　（3）無(wu)疲勞連(lian)續作業(ye)，全天候(hou)工作，擴大(da)工廠產能(neng)。

　　（4）結構簡單、零部(bu)件(jian)少。因此零部(bu)件(jian)的故障(zhang)率低、性能可靠、保養維(wei)修(xiu)簡單。

　　（5）占地面積(ji)少。有利于客(ke)戶廠房(fang)中生產線的布置，并(bing)可留出較大的庫房(fang)面積(ji)。

　　（6）能耗(hao)低。通常(chang)機械式(shi)的碼垛機的功(gong)率在26 kW左右，而(er)碼垛機器人的功(gong)率為5 kW左右，大大降低了的運(yun)行成本。

　　3、工業機(ji)器(qi)人碼垛應(ying)用存在的問(wen)題

　　3.1 碼垛抓手(shou)問題

　　碼垛機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)能(neng)(neng)夠在(zai)不(bu)(bu)同的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)業任務情況下工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，主要(yao)取決(jue)于機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)法蘭盤抓(zhua)手(shou)(shou)的(de)(de)設(she)計(ji)。機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)抓(zhua)手(shou)(shou)的(de)(de)品(pin)(pin)質和性能(neng)(neng)直(zhi)接影(ying)響(xiang)工(gong)(gong)業搬(ban)運(yun)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)質量和效率。傳統搬(ban)運(yun)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)抓(zhua)手(shou)(shou)由純機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械部(bu)件組成(cheng)，結構(gou)復雜、整體笨重、動作(zuo)(zuo)(zuo)速(su)度(du)慢、不(bu)(bu)具(ju)備自(zi)動檢測、控(kong)制位置(zhi)能(neng)(neng)力、控(kong)制精度(du)低、受工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)環境(jing)溫度(du)和工(gong)(gong)件重量影(ying)響(xiang)會(hui)產生(sheng)運(yun)動不(bu)(bu)到位等(deng)眾多(duo)(duo)問題，影(ying)響(xiang)搬(ban)運(yun)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)正常工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)效率，在(zai)生(sheng)產中(zhong)存在(zai)安全(quan)隱患(huan)，針對(dui)不(bu)(bu)同的(de)(de)物(wu)品(pin)(pin)設(she)計(ji)特定的(de)(de)抓(zhua)手(shou)(shou)工(gong)(gong)業機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)才可以作(zuo)(zuo)(zuo)業。但是，面對(dui)工(gong)(gong)業生(sheng)產制造中(zhong)，在(zai)同一工(gong)(gong)位上，可能(neng)(neng)會(hui)出(chu)現不(bu)(bu)止一種的(de)(de)產品(pin)(pin)規格(ge)，這(zhe)(zhe)種情況下機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)只(zhi)能(neng)(neng)特定地抓(zhua)取，無法滿足品(pin)(pin)種多(duo)(duo)樣化(hua)地抓(zhua)取。由此一來(lai)，機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)抓(zhua)手(shou)(shou)的(de)(de)選擇和設(she)計(ji)顯得格(ge)外重要(yao)。針對(dui)這(zhe)(zhe)種情況，急需設(she)計(ji)出(chu)一種自(zi)適應，多(duo)(duo)功(gong)能(neng)(neng)的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)抓(zhua)手(shou)(shou)。

　　3.2 自動識別(bie)抓(zhua)取問(wen)題

　　在工業機器人(ren)碼(ma)(ma)垛和分(fen)揀作業過程(cheng)(cheng)中，由于產品種(zhong)類(lei)的(de)(de)多(duo)樣化，需(xu)要根據物品的(de)(de)類(lei)別進行(xing)分(fen)類(lei)拾(shi)取(qu)碼(ma)(ma)垛，將(jiang)同一條流水線(xian)上的(de)(de)物品，搬運到不同的(de)(de)托盤上。其次(ci)，物品在傳輸過程(cheng)(cheng)中待抓(zhua)取(qu)位(wei)置可能不固定，這就需(xu)要機器人(ren)能夠自(zi)主識別物品抓(zhua)取(qu)點的(de)(de)位(wei)置。因此，選(xuan)擇化的(de)(de)識別抓(zhua)取(qu)對碼(ma)(ma)垛機器人(ren)的(de)(de)應用十(shi)分(fen)重要。

　　3.3 運動路徑規劃

　　工(gong)(gong)業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)在碼垛(duo)(duo)(duo)應用(yong)中，單位(wei)時間內碼垛(duo)(duo)(duo)次數，是(shi)(shi)(shi)衡量工(gong)(gong)業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)很(hen)重要的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)指標，特別對于高吐量的(de)(de)(de)(de)(de)產線來說，工(gong)(gong)業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)碼垛(duo)(duo)(duo)速(su)率(lv)(lv)(lv)，決定了整個(ge)產線的(de)(de)(de)(de)(de)產能(neng)(neng)。影響(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)碼垛(duo)(duo)(duo)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)因素(su)有很(hen)多，象伺服電機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)，負載(zai)強度(du)，機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)械結構等，特別是(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)將物品碼放成不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)垛(duo)(duo)(duo)型，碼垛(duo)(duo)(duo)擺放的(de)(de)(de)(de)(de)順(shun)序(xu)也是(shi)(shi)(shi)影響(xiang)碼垛(duo)(duo)(duo)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵因素(su)。當(dang)碼垛(duo)(duo)(duo)順(shun)序(xu)固(gu)定后(hou)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)運(yun)動(dong)路(lu)徑的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)化對提高效(xiao)率(lv)(lv)(lv)有很(hen)大幫助，如(ru)果(guo)是(shi)(shi)(shi)搬(ban)運(yun)到(dao)同(tong)(tong)一終點，機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)路(lu)徑選(xuan)取不同(tong)(tong)，機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)運(yun)動(dong)解算結果(guo)差異很(hen)大，速(su)度(du)差也很(hen)大。所以(yi)，機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)運(yun)動(dong)路(lu)徑和碼放垛(duo)(duo)(duo)型順(shun)序(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)設計對機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)工(gong)(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)提升起到(dao)關鍵作(zuo)用(yong)。