碼垛機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

豆 磊

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

碼垛機器人是應(yīng)用機械設(shè)備、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中工件的快速獲取、搬運、碼垛、拆垛等功能的智能化機器人，碼垛機器人的出現(xiàn)降低了生產(chǎn)和人工成本、提高了生產(chǎn)效率。

1 碼垛機器人國外研究現(xiàn)狀

碼垛機器人在20世紀60年代進入人們的視野，日本和瑞典將工業(yè)機器人技術(shù)和碼垛技術(shù)進行了融合。20世紀80年代時，國外的機器人公司將機器人技術(shù)和自動化技術(shù)進行融合，應(yīng)用于搬運碼垛領(lǐng)域?，F(xiàn)在生產(chǎn)的碼垛機器人一般由機器人本體結(jié)構(gòu)、機器人控制柜和機器人末端執(zhí)行器三大個部分組成的4軸空間關(guān)節(jié)式機器人。

國外的碼垛機器人結(jié)構(gòu)形式主要為關(guān)節(jié)型，且主體材料主要使用高質(zhì)量和較輕的鑄鋁或鑄鐵。此類機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用FEM和CAD有限元技術(shù)進行優(yōu)化；同時針對不同的物品，碼垛機器人的末端執(zhí)行器也是多種多樣的；碼垛機器人進行工作時能夠做到快速、平穩(wěn)和準確都依賴于采用的基于PC開放式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以對機器人的動作、受力狀況進行監(jiān)控，確保機器人按照預(yù)定的路徑工作并給予有效的控制。

2 碼垛機器人國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國自行研發(fā)的碼垛機器人的結(jié)構(gòu)形式主要為直角坐標型和關(guān)節(jié)型。其中關(guān)節(jié)型的碼垛機器人結(jié)構(gòu)緊湊，機身較小，動作靈活且工作空間大，是采用最多的形式。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的碼垛機器人采用雙自由度的笛卡爾坐標機器人，此類機器人能夠?qū)崿F(xiàn)800袋/h的工作效率；上海交通大學(xué)設(shè)計的碼垛機器人采用基于PC控制系統(tǒng)的線性四連桿機構(gòu)，可以實現(xiàn)1600包/h的工作效率，大大提高了機器人的工作效率。沈陽新松機器自動化股份有限公司在機器人控制、本體優(yōu)化設(shè)計、機器人作業(yè)中具有突出的優(yōu)勢，成功研制出自動化程度較高的碼垛機器人系統(tǒng)。蘇海新等研究出采用基于PC和PMAC的分布式控制系統(tǒng)的四自由度新型工業(yè)碼垛機器人，此類機器人的伺服控制的精度、控制系統(tǒng)的實時性和開放性都較高。楊灝泉等設(shè)計的SCARA型碼垛機器人采用基于PC的DSP多軸運動控制，并采用水平關(guān)節(jié)型的機械結(jié)構(gòu)。

國內(nèi)的碼垛機器人技術(shù)雖然有了較高的提升，但相對于國外還是有較大的差距。我國碼垛機器人要在其柔性、負載能力和速度上進行提升，并逐漸拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

3 碼垛機器人的發(fā)展趨勢

為了讓碼垛機器人更好地服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)，解決限制碼垛機器人技術(shù)發(fā)展的因素，必須針對碼垛機器人的新功能、新特點進行創(chuàng)新和發(fā)展，因此碼垛機器人的未來的發(fā)展主要趨向于以下幾個方面：

（1）自動化程度的提高。機械與電子科技相結(jié)合的技術(shù)越來越成為碼垛機器人主流技術(shù)，自動化和智能化的程度是衡量碼垛機器人水平的一個至關(guān)重要的指標。碼垛機器人的自動化主要體現(xiàn)在自動控制和自動檢測兩個方面。碼垛機器人自動化程度快速提高主要依賴于微電子、紅外線、傳感器等技術(shù)的應(yīng)用，其中微型計算機在碼垛機器人中的使用大大提高了效率和質(zhì)量。

（2）高速化。在單機高速化的基礎(chǔ)上，提高碼垛機器人系統(tǒng)整體的高速運轉(zhuǎn)。碼垛機器人的高速化要以自動化程度的提高和機器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化為基礎(chǔ)，進而提高整個碼垛系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)效率。

（3）多功能碼垛機器人。隨著多種類、小批量商品市場的不斷發(fā)展，以及中小型用戶的增加，使得只能對固定批量、固定尺寸進行碼垛的機器人的利用率大幅度降低，所以碼垛機器人正在逐漸的向著可以應(yīng)用于各種不同的環(huán)境和商品的方向不斷發(fā)展和創(chuàng)新。

4 結(jié)語

從國內(nèi)外的碼垛機器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來看，目前我國正處在研發(fā)起步階段，距離國外的使用推廣還有較大差距。國內(nèi)的碼垛機器人要根據(jù)我國工業(yè)的實際需求針對其新功能、新特點進行研發(fā)設(shè)計，并主要從碼垛機器人的自動化程度、生產(chǎn)速度、多功能等方面進行重點設(shè)計和研發(fā)，只有這樣碼垛機器人才能更加廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，并最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。