码垛机器人设计文献综述

文献综述（或调研报告）：

码垛机器人的文献综述

刘继楠

摘要：随着现代科学技术的进步，机器人已经融入了我们生活的方方面面，不仅在衣食住行上改善我们的生活，而且活跃于工厂车间，然而在许多生产场合，虽然生产过程已基本实现现代化，但是在自动化生产线的末端，产品往往是由人工搬运、收集和码垛，影响工作效率的同时提高了工人的危险系数。而且现有的码垛机器人从机械结构到整体造型、核心控制算法等方面都在不断完善，市场上对机器人整体结构和外型的要求不断提高，已逐渐影响到机器人技术的发展方向。本文在对市场上现有的码垛机器人进行结构、属性等综合性能总结的基础上，简要评析了总体研究现状，并提出一套实用、高效、经济且自动化程度较高的码垛机器人方案，以期为该领域的进一步研究提供参考。

关键词：码垛 自动化 机器人

1. 前言

工业机器人的应用越来越普遍，促进经济活动中各行各业的发展，简化了工人的工作方式也降低了事故风险。工业码垛机器人更是以低廉的成本、高效的作业优势，将人从繁重、单一的堆垛劳作中解放出来，提高生产率，降低生产成本，缩短生产周期。码垛机器人代替人进行下料、搬运、码垛以及识别工件角度等工作，尤其是代替人类搬运危险物品，如放射物质、有毒物质等对人体有害的物质，降低工人的劳动强度，保证工人的人身安全。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。

因此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，码垛机器人能否被普及应用将是中国工业机器人行业发展的又一次小进步，工业机器人的每一次升级更新，都将会给工业机器人产业带来一大冲击。如果中国能抓住这次机会，大胆推陈出新，提高码垛机器人的综合性能，使其被更多的工厂部门所接受，实现码垛机器人使用量的突破，就能给中国工业带来质的飞跃。除此之外，机器人行业的发展也是综合国力发展的一种体现，中华名族伟大复兴的中国梦和人类社会的进步需要我们更大力度的去发展工业机器人行业的普及应用。^[7]

1. 国内外码垛机器人的现状

目前，国内大部分生产线上的码垛作业是利用传统码垛机或人工实现。传统码垛机存在占地尺寸大、程序不易更改（甚至不能更改）、高耗电量以及人工作业效率不高、作业质量很难保证等缺点，因而普遍程度较低。不论是码垛机还是人工搬运码垛，都会限制码垛的进程，降低了生产线的自动化程度，不利于企业的进步。随着智能制造时代的到来，我国已经有很多企业积极推进工厂自动化生产线改造，如美的、格力等。未来码垛机器人的普及是必然的趋势。^[2]

国外如欧洲、美国、日本等发达国家自动化生产线已经广泛使用码垛机器人。国外的码垛机器人结构形式主要为关节型，且主体材料主要使用高质量和较轻的铸铝或铸铁。此类机器人的结构设计多采用 FEM 和 CAD 有限元技术进行优化；同时码垛机器人尺寸设计具有灵活性，可以通过在码垛机器人末端设计各种样式的抓手，使其适用于各种形状规格物品的码垛操作；码垛机器人进行工作时能够做到快速、平稳和准确都依赖于采用的基于 PC 开放式控制系统，控制系统可以对机器人的动作、受力状况进行监控，确保机器人按照预定的路径工作并给予有效的控制；选择合适的驱动方式，可以保证作业的效率和质量，并且码垛机器人具有较简单的人机交互界面，便于操作和普及。^[4]