工业码垛机器人存在问题与解决对策

工业码垛机器人存在问题与解决对策

一、概述

工业机器人作为工业自动化的典型装备，促进经济活动中各行各业

的发展。工业码垛机器人更是以低廉的成本、高效的作业优势，将

人从繁重、单一的堆垛劳作中解放出来，提高生产效率，降低生产

成本，缩短生产周期。码垛机器人可以代替人工进行货物分类、搬

运和装卸，特别是代替人类搬运危险物品，象放射物质、有毒物质

等，降低工人的劳动强度，保证工人的人身安全。实现自动化、智

能化、无人化。工业机器人码垛系统适用于化工、建材、饲料、食

品、饮料、啤酒、自动化物流等行业，主要对生产制造过程中流水

线上的产品进行拾取、分拣。特别是在仓储物流业中，码垛机器人

的工作效率直接决定货物的吞吐量。所以，采用机器人码垛实现自

动化生产是推动企业发展的有效手段。

1、工业机器人码垛系统组成

工业机器人码垛系统在实际应用中并不是由机器人独立工作的，而

是配合自动化设备进行系统工作。工业机器人码垛系统一般由4个

子系统共同组成，电气控制子系统控制整个码垛系统的工作流程和

节拍。物料传输子系统将物料传输到机器人工作区域，由机器人将

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物品拾取码放到自动托盘系统，当机器人码完一垛货物，自动托盘

输送系统自动传输到位置，由叉车或其他转运设备进行输送。

码垛机器人系统：机器人本体，机器人控制器，机器人抓手，安全

护栏及底座等。

自动托盘输送系统：托盘库，轻/重载输送机，重载滚筒线，升/降

移栽机等。

物料输送系统：皮带输送线，气动推倒装置，直线滑道，螺旋滑道,

转弯朝道线。上压平装置，下震动输送线，物料整形装置，掉头装

置等。

电气及电动系统：PLC,气路设备，变压器，检测传感器，动力电机

等。

2、工业机器人码垛应用的特点

（1）高精度定位，快速搬运夹取，缩短作业节拍，生产效率。

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（2）机器人作业稳定可靠，减少工作失误，提高产品质量。

（3）无疲劳连续作业，全天候工作，扩大工厂产能。

（4）结构简单、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保

养维修简单。

（5）占地面积少。有利于客户厂房中生产线的布置，并可留出较大

的库房面积。

（6）能耗低。通常机械式的码垛机的功率在26kW左右，而码垛机

器人的功率为5kN左右，大大降低了的运行成本。

3、工业机器人码垛应用存在的问题

3.1码垛抓手问题

码垛机器人能够在不同的作业任务情况下工作，主要取决于机器人

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法兰盘抓手的设计。机器人抓手的品质和性能直接影响工业搬运机

器人的工作质量和效率。传统搬运机器人抓手由纯机械部件组成，

结构复杂、整体笨重、动作速度慢、不具备自动检测、控制位置能

力、控制精度低、受工作环境温度和工件重量影响会产生运动不到

位等众多问题，影响搬运机器人的正常工作效率，在生产中存在安

全隐患，针对不同的物品设计特定的抓手工业机器人才可以作业.

但是，面对工业生产制造中，在同一工位上，可能会出现不止一种

的产品规格，这种情况下机器人只能特定地抓取，无法满足品种多

样化地抓取。由此一来，机器人抓手的选择和设计显得格外重要。

针对这种情况，急需设计出一种自适应，多功能的机器人抓手。

3.2自动识别抓取问题

在工业机器人码垛和分拣作业过程中，由于产品种类的多样化，需

要根据物品的类别进行分类拾取码垛，将同一条流水线上的物品，

搬运到不同的托盘上。其次，物品在传输过程中待抓取位置可能不

固定，这就需要机器人能够自主识别物品抓取点的位置。因此，选

择化的识别抓取对码垛机器人的应用十分重要。

3.3运动路径规划

工业机器人在码垛应用中，单位时间内码垛次数，是衡量工业机器

人性能的很重要的一个指标，特别对于高吐量的产线来说，工业机

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器人的码垛速率，决定了整个产线的产能。影响机器人码垛效率的

因素有很多，象伺服电机的性能，负载强度，机器人的机械结构等,

特别是机器人将物品码放成不同的垛型，码垛摆放的顺序也是影响

码垛效率的关键因素。当码垛顺序固定后机器人运动路径的优化对

提高效率有很大帮助，如果是搬运到同一终点，机器人路径选取不

同，机器人运动解算结果差异很大，速度差也很