文 献 综 述
- 码垛机器人介绍
码垛机器人是用在工业生产过程中执行大批量工件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人, 是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科于一体的高新机电产品[1] 。码垛机器人技术在解决劳动力不足、提高劳动生产效率、降低生产成本、降低工人劳动强度、改善生产环境等方面具有很大潜力。国外从20 世纪60 年代开始研究工业机器人, 码垛机器人是伴随着工业机器人技术的发展而出现的, 日本、德国、美国等发达国家的研究已取得一定成果, 我国在这方面的研究刚起步不久, 还需加快研究步伐, 提高研究水平, 为我国物流包装企业的生产和发展做出贡献。
- 国内外码垛机器人的现状
国外
最早将工业机器人技术用于物体的码放和搬运是日本和瑞典。20世纪70年代末日本第一次将机器人技术用于码垛作业[1]。1974年,瑞典ABB公司研发了全球第一台全电控式工业机器人IRB6,主要应用于工件的取放和物料的搬运[2]。除此之外,德国、意大利、韩国等国家工业机器人的研发水平也相当高。随着计算机技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟,日本、德国、美国、瑞典、意大利、韩国等国家在包装码垛机器人的研究上做了大量工作,相应推出了自己的码垛机器人,如日本的FANUC和OKURA以及FUJI系列,德国的KUKA系列,瑞典的ABB系列等。
国内
我国工业机器人研究和应用开始于20 世纪70年代, 受当时经济体制等因素的制约, 发展比较缓慢,研究和应用水平比较低[3] 。进入20 世纪80 年代以后, 随着改革开放的不断深入, 我国工业机器人技术的开发和研究才达到一定水平, 码垛机器人技术也得到了快速的发展。
研究现状
目前, 我国自主研发的码垛机器人的结构型式主要有直角坐标型、关节型[4] 。直角坐标型码垛机器人为4 轴机器人。4 根运动轴对应直角坐标系中的X轴、Y 轴和Z 轴, 以及Z 轴上带有的一个旋转轴。直角坐标机器人的传动主要是通过驱动电机的转动带动同步带运动, 同步带带动直线导轨上的滑块运动[5] 。直角坐标机器人具有定位精度高、空间轨迹易于求解、计算机控制简单等优点, 但所占空间大、相对工作范围小、操作灵活性差、运动速度较低。
与直角坐标机器人相比, 关节型机器人机身小而且动作空间大, 动作灵活, 可满足更多的生产要求, 应用范围更广。为了提高国产关节型机器人的市场竞争力, 促进产业化发展, 在近10 年的时间里, 我国涌现出一批具有较强实力的专家企业、产业基地和科研院校[6] 。沈阳新松机器人自动化股份有限公司为满足客户特定环境下的需求, 成功开发了码垛机器人系统。哈尔滨工业大学于2004 年推出的1600 型基于FFS 的高速高精度称重包装码垛生产线, 采用全新结构型式与原理的新型全自动称重、包装、机器人码垛生产线, 生产能力可达1600 包/小时以上[7]。
上海交通大学机器人研究所携手沃迪包装科技有限公司开发出了新一代TPR 系列码垛机器人, 具有独特的线性四连杆机构, 采用高强度铝合金制造的节能环保手臂, 生产能力可达1600包/小时。基于工业PC 的控制器系统以及码垛现场3D 仿真和自动干涉检测, 大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性[8]。
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