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工业码垛机器人存在的问题与解决对策
来源:www.syxzzdhkj.com 发布时间:2020/12/17 14:55:55
该文首先介绍了工业码垛机器人应用的适用领域、应用的意义及特点,阐述了工业码垛机器人系统的组成部分,详细分析了工业机器人码垛应用中所存在的多样化产品码垛,机器人抓取定位,结构设计,负载能力和码垛效率的问题。针对问题点详细分析了关键的解决技术,即多功能机器人抓手的设计、视觉检测引导技术、垛型设计及机器人运动规划。后提出了云端控制化及多传感器信息融合的未来发展趋势。

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、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指定位置,由叉车或其他转运设备进行输送。每个子系统包括模块如图1所示。
工业码垛机
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,转弯辊道线。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。

(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26 kW左右,而码垛机器人的功率为5 kW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,终速度差也很大。所以,机器人运动路径和码放垛型顺序的设计对机器人工作效率的提升起到关键作用。

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