一、概述

　　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、工業機器人碼垛系統組成

　　工業機器人碼垛系統在實際應用中并不是由機器人獨立工作的，而是配合自動化設備進行系統工作。工業機器人碼垛系統一般由4個子系統共同組成，電氣控制子系統控制整個碼垛系統的工作流程和節拍。物料傳輸子系統將物料傳輸到機器人工作區域，由機器人將物品拾取碼放到自動托盤系統，當機器人碼完一垛貨物，自動托盤輸送系統自動傳輸到指定位置，由叉車或其他轉運設備進行輸送。

　　碼垛機器人系統：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：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：皮帶輸送線，氣動推倒裝置，直線滑道，螺旋滑道，轉彎輥道線。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：PLC，氣路設備，變壓器，檢測傳感器，動力電機等。

　　2、工業機器人碼垛應用的特點

　　（1）高精度定位，快速搬運夾取，縮短作業節拍，生產效率。

　　（2）機器人作業穩定可靠，減少工作失誤，提高產品質量。

　　（3）無疲勞連續作業，全天候工作，擴大工廠產能。

　　（4）結構簡單、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保養維修簡單。

　　（5）占地面積少。有利于客戶廠房中生產線的布置，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26 kW左右，而碼垛機器人的功率為5 kW左右，大大降低了的運行成本。

　　3、工業機器人碼垛應用存在的問題

　　3.1 碼垛抓手問題

　　碼垛機器人能夠在不同的作業任務情況下工作，主要取決于機器人法蘭盤抓手的設計。機器人抓手的品質和性能直接影響工業搬運機器人的工作質量和效率。傳統搬運機器人抓手由純機械部件組成，結構復雜、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、受工作環境溫度和工件重量影響會產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，在生產中存在安全隱患，針對不同的物品設計特定的抓手工業機器人才可以作業。但是，面對工業生產制造中，在同一工位上，可能會出現不止一種的產品規格，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計顯得格外重要。針對這種情況，急需設計出一種自適應，多功能的機器人抓手。

　　3.2 自動識別抓取問題

　　在工業機器人碼垛和分揀作業過程中，由于產品種類的多樣化，需要根據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用十分重要。

　　3.3 運動路徑規劃

　　工業機器人在碼垛應用中，單位時間內碼垛次數，是衡量工業機器人性能的很重要的一個指標，特別對于高吐量的產線來說，工業機器人的碼垛速率，決定了整個產線的產能。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，機器人的機械結構等，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鍵因素。當碼垛順序固定后機器人運動路徑的優化對提高效率有很大幫助，如果是搬運到同一終點，機器人路徑選取不同，機器人運動解算結果差異很大，速度差也很大。所以，機器人運動路徑和碼放垛型順序的設計對機器人工作效率的提升起到關鍵作用。