埃斯頓機器人——碼垛機器人存在的問題及解決方案

1、工業機器人碼垛應用存在的問題

　　碼垛抓手問題

　　碼垛機器人能夠在不同的操作任務下工作，主要取決于機器人法蘭起重機的設計。機器人起重機的質量和性能直接影響工業搬運機器人的工作質量和效率。傳統的搬運機器人起重機由純機械部件組成，結構復雜，整體笨重，動作速度慢，無自動檢測，控制位置能力低，控制精度低，受工作環境溫度和工件重量影響，影響搬運機器人的正常工作效率。生產中存在安全隱患。工業機器人可以為不同的物品設計特定的起重機。然而，面對工業生產和制造，在同一站可能有不止一種產品規格。在這種情況下，機器人只能特定地捕獲，不能滿足品種的多樣化捕獲。因此，機器人起重機的選擇和設計尤為重要。在這種情況下，迫切需要設計一個自適應和多功能的機器人起重機。

　　自動識別抓取問題

　　在工業機器人碼垛和分揀過程中，由于產品類型的多樣化，需要根據物品的類別進行分類，并將同一裝配線上的物品運輸到不同的托盤上。其次，在傳輸過程中，待捕獲的位置可能不固定，這就要求機器人獨立識別捕獲點的位置。因此，選擇性識別捕獲對于堆垛機器人的應用非常重要。

　　運動路徑規劃

　　在工業機器人的碼垛應用中，單位時間內的碼垛次數是衡量工業機器人性能的一個非常重要的指標。特別是對于吐量高的生產線，工業機器人的碼垛速率決定了整個生產線的生產能力。影響機器人碼垛效率的因素有很多，如伺服電機性能、負載強度、機器人機械結構等，特別是機器人將物品碼放入不同的堆垛類型，堆垛順序也是影響堆垛效率的關鍵因素。當堆垛順序固定時，機器人運動路徑的優化對提高效率有很大的幫助。如果將其運輸到同一終點，機器人路徑的選擇不同，機器人運動的解決方案結果差異很大，最終速度差異也很大。因此，機器人運動路徑和堆垛順序的設計對提高機器人的工作效率起著關鍵作用。

　　2、關鍵解決方案技術

　　自適應抓手

　　為解決現有技術控制精度低、工作效率低、存在安全隱患等問題，設計了具有自動檢測和控制位置能力的工業搬運機器人自動抓手。機器人爪自動控制器中央處理器的預置工作程序可與工業搬運機器人的主控制器建立通信。當搬運機器人到達拾取工件的位置時，根據搬運機器人主控制器的指令開始抓取。抓取過程受到負反饋的影響。當檢測抓取壓力變化時，電機扭矩的自動調節已達到抓取強度和行程控制。這樣，對于不同規格的物品，一個爪子可以滿足抓取任務，減少頻繁更換夾具的過程，提高堆放效率。

　　機器視覺系統

　　包括C在內的機器人視覺系統CD數字相機、鏡頭、光源、機器人本體控制系統。CCD數字相機通過交換機與工業計算機連接，電氣控制柜接入交換機，相機單元對物品的圖片拍攝，數據采集，并通過交換機傳輸至工業計算機，工業計算機對采集到的備份件物品圖片進行圖像處理和精準定位后，通過交換機向機器人控制系統發送控制信號。這種技術解決了傳統碼垛在產品種類多，位置多變的情況下的碼垛問題，在分揀碼垛作業中提高了工作效率，讓碼垛機器人更加智能化，人性化。

　　堆垛設計和運動路徑優化

　　要想提高機器人工作效率，必須對垛型設計和運動路徑合理設計。對運動優化進行深入研究，提出了路徑規劃和軌跡規劃綜合優化的方法，來同時優化這2個相互耦合的過程。在路徑規劃后，采用B樣條插值的方法對離散路徑進行擬合得到光滑路徑，為了得到路徑的光滑程度有一個量化的表示，采用模糊控制器來控制路徑的修正幅度，進而求得機器人沿該路徑運行的最小時間。再結合實際分析了時間最優軌跡規劃的特點，采用參數化表示的方法降低動力學模型的維數和動態規劃法求取最優時間來控制機器人碼垛運動。對于機器人碼垛的擺放順序，根據擺放的方向，層數，每層個數的需要，以由遠到近，相鄰擺放的原則設計擺放順序可以縮短路徑的總和，已達到提高碼放效率的目的。

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