埃斯顿机器人——码垛机器人存在的问题及解决方案

1、工业机器人码垛应用存在的问题

　　码垛抓手问题

　　码垛机器人能够在不同的操作任务下工作，主要取决于机器人法兰起重机的设计。机器人起重机的质量和性能直接影响工业搬运机器人的工作质量和效率。传统的搬运机器人起重机由纯机械部件组成，结构复杂，整体笨重，动作速度慢，无自动检测，控制位置能力低，控制精度低，受工作环境温度和工件重量影响，影响搬运机器人的正常工作效率。生产中存在安全隐患。工业机器人可以为不同的物品设计特定的起重机。然而，面对工业生产和制造，在同一站可能有不止一种产品规格。在这种情况下，机器人只能特定地捕获，不能满足品种的多样化捕获。因此，机器人起重机的选择和设计尤为重要。在这种情况下，迫切需要设计一个自适应和多功能的机器人起重机。

　　自动识别抓取问题

　　在工业机器人码垛和分拣过程中，由于产品类型的多样化，需要根据物品的类别进行分类，并将同一装配线上的物品运输到不同的托盘上。其次，在传输过程中，待捕获的位置可能不固定，这就要求机器人独立识别捕获点的位置。因此，选择性识别捕获对于堆垛机器人的应用非常重要。

　　运动路径规划

　　在工业机器人的码垛应用中，单位时间内的码垛次数是衡量工业机器人性能的一个非常重要的指标。特别是对于吐量高的生产线，工业机器人的码垛速率决定了整个生产线的生产能力。影响机器人码垛效率的因素有很多，如伺服电机性能、负载强度、机器人机械结构等，特别是机器人将物品码放入不同的堆垛类型，堆垛顺序也是影响堆垛效率的关键因素。当堆垛顺序固定时，机器人运动路径的优化对提高效率有很大的帮助。如果将其运输到同一终点，机器人路径的选择不同，机器人运动的解决方案结果差异很大，最终速度差异也很大。因此，机器人运动路径和堆垛顺序的设计对提高机器人的工作效率起着关键作用。

　　2、关键解决方案技术

　　自适应抓手

　　为解决现有技术控制精度低、工作效率低、存在安全隐患等问题，设计了具有自动检测和控制位置能力的工业搬运机器人自动抓手。机器人爪自动控制器中央处理器的预置工作程序可与工业搬运机器人的主控制器建立通信。当搬运机器人到达拾取工件的位置时，根据搬运机器人主控制器的指令开始抓取。抓取过程受到负反馈的影响。当检测抓取压力变化时，电机扭矩的自动调节已达到抓取强度和行程控制。这样，对于不同规格的物品，一个爪子可以满足抓取任务，减少频繁更换夹具的过程，提高堆放效率。

　　机器视觉系统

　　包括C在内的机器人视觉系统CD数字相机、镜头、光源、机器人本体控制系统。CCD数字相机通过交换机与工业计算机连接，电气控制柜接入交换机，相机单元对物品的图片拍摄，数据采集，并通过交换机传输至工业计算机，工业计算机对采集到的备份件物品图片进行图像处理和精准定位后，通过交换机向机器人控制系统发送控制信号。这种技术解决了传统码垛在产品种类多，位置多变的情况下的码垛问题，在分拣码垛作业中提高了工作效率，让码垛机器人更加智能化，人性化。

　　堆垛设计和运动路径优化

　　要想提高机器人工作效率，必须对垛型设计和运动路径合理设计。对运动优化进行深入研究，提出了路径规划和轨迹规划综合优化的方法，来同时优化这2个相互耦合的过程。在路径规划后，采用B样条插值的方法对离散路径进行拟合得到光滑路径，为了得到路径的光滑程度有一个量化的表示，采用模糊控制器来控制路径的修正幅度，进而求得机器人沿该路径运行的最小时间。再结合实际分析了时间最优轨迹规划的特点，采用参数化表示的方法降低动力学模型的维数和动态规划法求取最优时间来控制机器人码垛运动。对于机器人码垛的摆放顺序，根据摆放的方向，层数，每层个数的需要，以由远到近，相邻摆放的原则设计摆放顺序可以缩短路径的总和，已达到提高码放效率的目的。

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