第第頁工業(yè)碼垛機器人存在問題與解決對策

一、概述

工業(yè)機器人作為工業(yè)自動化的典型裝備，促進經(jīng)濟活動中各行各業(yè)的發(fā)展。工業(yè)碼垛機器人更是以低廉的成本、高效的作業(yè)優(yōu)勢，將人從繁重、單一的堆垛勞作中解放出來，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)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(zhì)、有毒物質(zhì)等，降低工人的勞動強度，保證工人的人身安全。實現(xiàn)自動化、智能化、無人化。工業(yè)機器人碼垛系統(tǒng)適用于化工、建材、飼料、食品、飲料、啤酒、自動化物流等行業(yè)，主要對生產(chǎn)制造過程中流水線上的產(chǎn)品進行拾取、分揀。特別是在倉儲物流業(yè)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(xiàn)自動化生產(chǎn)是推動企業(yè)發(fā)展的有效手段。

1、工業(yè)機器人碼垛系統(tǒng)組成

工業(yè)機器人碼垛系統(tǒng)在實際應(yīng)用中并不是由機器人獨立工作的，而是配合自動化設(shè)備進行系統(tǒng)工作。工業(yè)機器人碼垛系統(tǒng)一般由4個子系統(tǒng)共同組成，電氣控制子系統(tǒng)控制整個碼垛系統(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器人工作區(qū)域，由機器人將物品拾取碼放到自動托盤系統(tǒng)，當機器人碼完一垛貨物，自動托盤輸送系統(tǒng)自動傳輸?shù)轿恢?，由叉車或其他轉(zhuǎn)運設(shè)備進行輸送。

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

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

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

電氣及電動系統(tǒng)：PLC，氣路設(shè)備，變壓器，檢測傳感器，動力電機等。

2、工業(yè)機器人碼垛應(yīng)用的特點

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

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

（3）無疲勞連續(xù)作業(yè)，全天候工作，擴大工廠產(chǎn)能。

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

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

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

3、工業(yè)機器人碼垛應(yīng)用存在的問題

3.1碼垛抓手問題

碼垛機器人能夠在不同的作業(yè)任務(wù)情況下工作，主要取決于機器人法蘭盤抓手的設(shè)計。機器人抓手的品質(zhì)和性能直接影響工業(yè)搬運機器人的工作質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)搬運機器人抓手由純機械部件組成，結(jié)構(gòu)復雜、整體笨重、動作速度慢、不具備自動檢測、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產(chǎn)生運動不到位等眾多問題，影響搬運機器人的正常工作效率，在生產(chǎn)中存在安全隱患，針對不同的物品設(shè)計特定的抓手工業(yè)機器人才可以作業(yè)。但是，面對工業(yè)生產(chǎn)制造中，在同一工位上，可能會出現(xiàn)不止一種的產(chǎn)品規(guī)格，這種情況下機器人只能特定地抓取，無法滿足品種多樣化地抓取。由此一來，機器人抓手的選擇和設(shè)計顯得格外重要。針對這種情況，急需設(shè)計出一種自適應(yīng)，多功能的機器人抓手。

3.2自動識別抓取問題

在工業(yè)機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)物品的類別進行分類拾取碼垛，將同一條流水線上的物品，搬運到不同的托盤上。其次，物品在傳輸過程中待抓取位置可能不固定，這就需要機器人能夠自主識別物品抓取點的位置。因此，選擇化的識別抓取對碼垛機器人的應(yīng)用十分重要。

3.3運動路徑規(guī)劃

工業(yè)機器人在碼垛應(yīng)用中，單位時間內(nèi)碼垛次數(shù)，是衡量工業(yè)機器人性能的很重要的一個指標，特別對于高吐量的產(chǎn)線來說，工業(yè)機器人的碼垛速率，決定了整個產(chǎn)線的產(chǎn)能。影響機器人碼垛效率的因素有很多，象伺服電機的性能，負載強度，機器人的機械結(jié)構(gòu)等，特別是機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。當碼垛順序固定后機器人運動路徑的優(yōu)化對提高效率有很