碼垛機器人，是機械和計算機程序有機結合的產(chǎn)物，是一種能夠自動完成貨物碼垛任務的機器人。
碼垛機器人通過高精度的相機和圖像傳感器等來感知貨物的位置、形狀、大小和顏色等，再結合深度學習算法，根據(jù)預設的碼垛規(guī)則，將貨物準確地堆疊在一起。
碼垛機器人系統(tǒng)采用專利技術的坐標式機器人的安裝占用空間靈活緊湊。能夠在較小的占地面積范圍內建造高效節(jié)能的全自動砌塊成型機生產(chǎn)線的構想變成現(xiàn)實。
簡介
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和科學技術的突飛猛進，使得機器人在碼垛、涂膠、點焊、弧焊、噴涂、搬運、測量等行業(yè)有著相當廣泛的應用。
有很多個原因，包括包裝的種類、工廠環(huán)境和客戶需求等將碼垛變成包裝工廠里一塊難啃的骨頭。為了克服這些困難，碼垛設備的各個方面都在發(fā)展改進，包括從機械手到操縱它的軟件。市場上對靈活性的需求不斷增長，這一個趨勢已經(jīng)影響到了包裝的多個方面，生產(chǎn)線的后段也不例外。零售客戶，尤其是那些具有影響力的如沃爾瑪公司一樣的大型超市，經(jīng)常需要定制一些隨機貨盤，但是他們不得不定制每一個貨盤，而貨盤的形式只是偶爾會有重復。而且這類隨機的貨盤的高效生產(chǎn)是比較困難的。
技術組件
碼垛機器人的核心技術組件主要包括視覺系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行機構、控制系統(tǒng)及軟件。
傳感器起著獲取物品信息和環(huán)境信息的關鍵作用，可以將物理信號轉換為電信號，然后傳輸給控制系統(tǒng)進行進一步的處理和分析。常用的傳感器包括激光傳感器、超聲波傳感器、光電傳感器和力傳感器等。
視覺系統(tǒng)是實現(xiàn)精確定位和識別的重要組件，通過使用高分辨率攝像頭和先進的圖像處理技術，快速識別和定位物品的形狀、大小、顏色等特征。視覺系統(tǒng)通常包括圖像采集、預處理、特征提取和識別等功能，能夠提供物品的位置、姿態(tài)和運動軌跡等信息，為機器人的精確導航和操作提供重要依據(jù)。
執(zhí)行機構是負責實際操作的機械組成部分，包括夾爪、吸盤和移動機構等，可根據(jù)物品的特性和碼垛要求進行精準的設計和控制，以確保物品能夠穩(wěn)定、準確地被抓取和放置。此外，執(zhí)行機構還具備一定的柔性和適應性，以應對不同形狀、大小和重量的物品。
控制系統(tǒng)是碼垛機器人的核心部分，負責協(xié)調和指揮各個技術組件的工作。根據(jù)視覺系統(tǒng)提供的物品信息和環(huán)境信息，以及傳感器反饋的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)能夠對機器人的運動軌跡、姿態(tài)和操作進行精確控制。為了確保機器人在高速、高負載和復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，通常采用高精度算法和優(yōu)化技術進行控制系統(tǒng)的設計和運轉。
軟件是實現(xiàn)碼垛機器人功能的關鍵工具，負責集成和管理各個技術組件的數(shù)據(jù)和信息。通過友好的人機交互，軟件能夠提供直觀的操作和控制功能，方便用戶進行參數(shù)設置、任務規(guī)劃和監(jiān)控管理。此外，軟件還需要具備高度的可擴展性和靈活性，以適應不同應用場景和用戶需求。
通過不斷的技術創(chuàng)新和完善，碼垛機器人在包裝行業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升競爭力提供有力支持。
生產(chǎn)線
在工人完成產(chǎn)品的裝箱后，進入輸送線1，產(chǎn)品輸送到封箱機中，然后經(jīng)過輸送線2，在2號線中有一個定位裝置也可稱定位擋板（已在娃哈哈生產(chǎn)線上成功應用），此裝置和定位板可以完成箱體的旋轉和定位，可以讓箱體靠左側定位，然后輸送到緩沖區(qū)1，緩沖區(qū)有一個助推裝置，此裝置可以將箱體合適的輸送到空閑的空間，在將裝滿的托盤推動動緩沖區(qū)2。緩沖區(qū)上方為碼跺機器人，機器人通過機械手吸盤將15個箱子（小袋裝可以碼15個，盒裝和聽裝可以碼8-10個）整體提升垂直提升，在水平運行，以躲避安全通道，寬度和高度均為2米，經(jīng)過安全通道后垂直放置在碼跺區(qū)，前面的定位擋板已經(jīng)將箱體旋轉，所以機械手不需要旋轉，在放置完成后，按照原路徑返回，碼跺區(qū)完成10層碼跺后，由叉車將其叉走，在放置空閑碼盤。前面的緩沖區(qū)2碼盤在箱體被移走后為空盤，由人工移走再等緩沖區(qū)1碼盤運送過來的時候放置在緩沖區(qū)1即可。
系統(tǒng)還設有緊急停止按扭，可手動、自動停止；機器人支承架工作范圍內裝有光柵安全系統(tǒng)，在故障或異常情況下報警信號燈亮，系統(tǒng)緊急停止，在手動狀態(tài)下排除報警后系統(tǒng)方可繼續(xù)運行；有自動記憶功能，在停電或故障情況后可繼續(xù)完成工作。
輸送線圖紙如下：
運行效率計算：
按照客戶提供的封箱時間15箱/分鐘，如果一個一個抓取箱體需要4秒一個運行周期，完成產(chǎn)品的提升，輸送，放置在按照路徑返回，由于下方是行走區(qū)域所以不能應用導軌的差補運動，只能走直線路程。要使用這樣的工作速度沒有完成的可能性，而且很不安全，按照箱體整體運送的方式，按照一個箱體輸送過來開始計算，一個碼盤裝滿需要60秒，在這60秒（另外兩個可以有32秒-40秒，可以碼8-10個），完成助推，抓取提升，輸送，放置和返回有充足的時間。
以上為箱體包裝的產(chǎn)品輸送方式，具體過程請參看效果圖。
大袋產(chǎn)品的生產(chǎn)周期為15秒/袋，所以直接完成單個碼跺輸送，時間也很充足，主要是負載不大，所以可以提高運行速率。
綜上所述，采用碼垛機器人后使搬運和碼垛的工作效率大為提高。省去大量人力，大量降低成人工成本。該機器人運行一年后就可收回所投入的成本。該機器人在正常維護下至少運行十年。隨著大批量全自動化碼垛生產(chǎn)線的興起，此碼垛系統(tǒng)將具有更加廣泛的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/p>
碼垛機器人主要技術參數(shù)
MD-25T堆碼機器人
功率：三相，5KW,380V,50HZ/60Hz。
氣壓：3~6公斤/每平方厘米速度：25箱/分鐘。
對于隨機貨盤來說，碼垛機器人是唯一的選擇。盡管如此，機器人裝載也面臨比較多的問題，如果要以較高的速度進行生產(chǎn)，將更加困難重重。
一個處理隨機裝載的機器人碼垛機需要特殊的軟件，通過軟件，機器人碼垛機與生產(chǎn)線的其他部分相連接，這是個巨大的進步。
一個用來建造隨機貨盤的機器人能集成進工廠的倉庫管理系統(tǒng)（倉儲管理系統(tǒng)）。理想上，它會成為WMS的前段，與倉庫軟件一起協(xié)調工作，來生產(chǎn)混合貨盤。
精密的軟件同樣能夠滿足對立即可上架貨盤的需求。一般來說，這就意味著產(chǎn)品碼垛好后，部分或者全部一次包裝容器的標簽都必須是朝外的。機器人碼垛設備還是另外一個苛刻應用的選擇：冷凍倉庫內碼垛。在消費商品包裝領域，在一個冷凍倉庫內處理箱子是最困難的工作之一。工人們不得不頻繁地交替工作來保持身體暖和，這就間接的降低了工作效率并提高了勞動力成本。
在冰凍環(huán)境下，自動化的隨機存取式碼垛機并不是正確選擇，因為大多數(shù)自動化隨機存取碼垛機都使用在冷庫里會結冰的壓縮空氣管。而與自動化碼垛機相比，碼垛機器人的尺寸更緊湊，由于冷凍倉庫中的空間十分寶貴，因此這點顯得尤為重要。盡管如此，機器人在冷凍倉庫中的應用也存在著一些問題。一些供應商開始為冷凍倉庫設計特殊的碼垛機器人。
在采用碼垛機器人的時候，還要考慮一個重要的事情，就是機器人怎樣抓住一個產(chǎn)品。真空抓手是最常見的機械臂臂端工具（EOAT）。相對來說，它們價格便宜，易于操作，而且能夠有效裝載大部分負載物。但是在一些特定的應用中，真空抓手也會遇到問題，例如表面多孔的基質，內容物為液體的軟包裝，或者表面不平整的包裝等等。
其他的EOAT選擇包括翻蓋式抓手，它能將一個袋子或者其他包裝形式的兩邊夾??；叉子式抓手，它插入包裝的底部來將包裝提升起來；還有袋子式抓手，這是翻蓋式和叉子式抓手的混合體，它的叉子部分能包裹住包裝的底部和兩邊。
將基本EOAT類型進行其他的組合也是可以的。一個飲料包裝商在對裝滿瓶子，并且收縮裹包好的瓦楞托盤進行碼垛時碰到了困難，真空吸盤會把托盤上的薄膜扯下來。
特點
1、結構簡單、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、
所需庫存零部件少。
2、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。碼垛機器人可以設置在狹窄的空間，即可有效的使用。
3、適用性強。當客戶產(chǎn)品的尺寸、體積、形狀及托盤的外形尺寸發(fā)生變化時只需在觸摸屏上稍做修改即可，不會影響客戶的正常的生產(chǎn)。而機械式的碼垛機更改相當?shù)穆闊┥踔辽鲜菬o法實現(xiàn)的。
4、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。大大降低了客戶的運行成本。
5、全部控制可在控制柜屏幕上操作即可，操作非常簡單。
6、只需定位抓起點和擺放點，教示方法簡單易懂。
工作原理
平板上工件符合棧板要求的一層工件，平板及工件向前移動直至棧板垂直面。上方擋料桿下降，另三方定位擋桿起動夾緊，此時平板復位。各工件下降到棧板平面，棧板平面與平板底面相距10mm，棧板下降一個工件高度。往復上述直到棧板堆碼達到設定要求。碼垛機器人配備有特殊定制設計的多功能抓取器，不管包裝箱尺寸或重量如何，機器人都可以使用真空吸盤牢固地夾持和傳送包裝箱。
參考資料 >