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。


    码垛机器人的研究与应用现状


    研究现状: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*次将机器人技术用于码垛作业。1974年,瑞典ABB公司研发了全球第*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。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。德国、瑞典以及日本等国家的码垛机器人一般为4~6轴机器人,主要由固定底座、连杆、连杆臂、臂部、腕部以及末端执行器组成,见图1。机器人主体多采用优*轻巧的铸铝材料制造和连杆式关节型的机构形式,均利用CAD和FEM有限元技术进行结构优化设计,具有较高的机械性能和抗震能力。


    驱动系统均采用模块式数字化AC伺服电机和RV减速器,取消了腕部关节驱动电机和平衡块,大大优化了整机结构;针对不同类型的产品和包装件,还设计了真空吸持、夹持、叉式等多种形式的智能末端执行器。这些先进码垛机器人*显著的技术特点就是采用了基于PC的开放式控制系统,令机器人能够高速、精准、稳定可靠地运行。如瑞典ABB公司为IRB系列码垛机器人研发了主动安全软件和被动安全软件,可对机器人的运动和载荷情况进行监控;电子稳定路径功能可确保机器人在考虑加速度、阻力、重力、惯性等条件的同时,遵循预定运行路径;主动制动系统可以确保机器人维持运行路径的同时对制动予以控制,被动安全功能可实现机器人进行负载识别。日本FANUCM410i系列码垛机器人软件体系也非常强大,PalletTool/Palle2tPROTM用于码垛设置、仿真和操作;SupportsColli2sionGuardTM用于减少机器人、夹持器、箱/袋以及外围设备的碰撞损坏;基于网络的软件工具用于远程联机、诊断和生产监控;还专门配备了机器视觉引导系统,用于引导机器人完成拆垛和检查工作。