工业码垛机器人的设计探究.pdf

工业码垛机器人的设计探究

摘要：码垛机器人是高新技术与工业生产所造就的一种产物，更好的服务于

工业生产，弥补人力生产上的不足，在提升工业经济额的同时，减少成本投入，

保障工人的人身安全。码垛机器人在工业生产中的应用，标志着我国的工业生产

的智能化、自动化发展。本文从三个方面入手，详细阐述工业码垛机器人的设计

理论、问题以及关键技术等，以推动码垛机器人的快速发展。

关键词：工业；码垛机器人；设计

现阶段，机器人在我国多个领域中获得广泛的应用，是计算机、汽车等技术

后的一项创新技术，能够对人们的日常工作与生活产生极大的影响，同时也严重

影响国家的GDP增长速度。码垛机器人能够参与日常生活与工作中的货物搬运工

作，在国际社会中得到普遍的认可。随着我国科学技术的快速发展，智能制造得

到人们的重视与认可，因此需重视码垛机器人智能水平与生产水平的提升，降低

资金成本的投入，缩短生产所需的时间，以更好地服务于人们的日常生产与生活，

推动社会的发展，同时还能够保障人们的人身安全。

一、码垛机器人的设计理论

1.设计特征

码垛机器人属于我国工业生产中较为重要的一种机械产品，设计人员以科学

技术为基础，对机械材料、机械工艺以及机械结构等进行选择与设计，以充分发

挥码垛机器人的码垛重物、搬运重物等的作用。在码垛机器人设计过程中，需有

效融合产品结构、产品工艺、产品材料、企业文化以及经济价值等，以为企业创

造更大的附加值，提升企业的市场竞争力。（1）美观性：在码垛机器人设计工

程中，需重视艺术美，以功能美、技术美等为基础，最大限度的追求和谐化的尺

度、比例、均衡以及对称等，在码垛机器人设计中有机融合美学，满足用户的精

神需求与物质需求，增强企业的市场竞争力，加快社会经济的发展速度；（2）

实用性：码垛机器人设计的目的就是能够快速搬运物品与搬运，以确保日常生产

活动的有序进行，提升生产稳定性与生产效率，大大降低人工费，缩小占用空间，

因此需重视实用性，不能过于追求美观度与运动效率；（3）科学性：码垛机器

人设计极为重视技术，在适用的基础上，重视码垛机器人设计的美学，符合力学

性能要求，同时还要全面思考产品实用性，以提升产品的可靠性与安全性。

2.应用特征

机器人码垛在日常应用时，定位精确，有效节约作业节拍，提升生产效率。

机器人码垛能够连续性作业，不间断施工，提高工厂的产能。机器人码垛工作可

靠稳定，有效避免工作失误，确保工作效率。且日常所使用的机器人码垛的结构

较为简单，存在良好的性能，维修保养工作简单，在车间使用时有利于优化生产

线，提高厂房利用效率，同时能够降低能耗，减少企业的资金成本投入。

二、工业码垛机器人中存在的问题

1.自动识别抓取

码垛机器人在日常生产中使用时，需要码垛机器人自动识别多样化的产品种

类，以完成分类码垛，在流水线上的产品，分类搬运至正确的托盘之上。在传输

物品时，抓取位置是不确定的，因此码垛机器人对于产品的自主识别以及抓取位

置选择等极为重要，严重影响工作效率的提升。

2.码垛抓手

在日常生产活动中，码垛机器人可应用于多个作业活动之中，同时码垛抓手

占据极为重要的地位，主要是因为码垛转手严重影响工作的效率与质量，因此需

重视码垛转手的性能与品质。我国之前所使用的码垛抓手主要是利用纯机械部件

构成的，具备笨重、结构复杂以及速度慢等特征，无法自动进行检测，且自身控

制精度不高，深受工件重量、工作环境等的影响，极易出现运动不到位的情况，

对码垛机器人的工作效率产生不良影响，导致日常生产过程中存在极大的安全隐

患，搬运不同物品需设计针对性抓手开展工作。但是，在日常生产活动中，同一

工作岗位上的产品规格不可能一直一样，但是传统码垛抓手的抓取只能有针对性

的进行，无法进行多样化抓取。

3.运动路径

码垛机器人在实际生产中应用时，在单位时间中所进行的码垛次数是确定其

性能的一个关键指标，尤其是高吐量生产线，码垛机器人的工作效率严重影响产

能。而电机负载强度、性能、码垛顺序、码垛形状以及结构等，均对码垛机器人

的工作效率产生不良的影响。一旦确定码垛工程程序后，需确定运动路径，并对

其进行优化。例如：在搬运同一种产品时，运动路径不同，运动速率也各不相同，

严重影响企业获得的经济效益。

三、码垛机器人设计的关键技术

1.机器视觉系统

在日常生产过程中，机器人视觉系统是由镜头、数字相机以及光源等几个部

分组成的。数字相机利用计算机与交换机联系在一起