豆 磊

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

碼垛機(jī)器人是應(yīng)用機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中工件的快速獲取、搬運(yùn)、碼垛、拆垛等功能的智能化機(jī)器人，碼垛機(jī)器人的出現(xiàn)降低了生產(chǎn)和人工成本、提高了生產(chǎn)效率。

1 碼垛機(jī)器人國(guó)外研究現(xiàn)狀

碼垛機(jī)器人在20世紀(jì)60年代進(jìn)入人們的視野，日本和瑞典將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和碼垛技術(shù)進(jìn)行了融合。20世紀(jì)80年代時(shí)，國(guó)外的機(jī)器人公司將機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行融合，應(yīng)用于搬運(yùn)碼垛領(lǐng)域?，F(xiàn)在生產(chǎn)的碼垛機(jī)器人一般由機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)、機(jī)器人控制柜和機(jī)器人末端執(zhí)行器三大個(gè)部分組成的4軸空間關(guān)節(jié)式機(jī)器人。

國(guó)外的碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式主要為關(guān)節(jié)型，且主體材料主要使用高質(zhì)量和較輕的鑄鋁或鑄鐵。此類(lèi)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用FEM和CAD有限元技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化；同時(shí)針對(duì)不同的物品，碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器也是多種多樣的；碼垛機(jī)器人進(jìn)行工作時(shí)能夠做到快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確都依賴(lài)于采用的基于PC開(kāi)放式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作、受力狀況進(jìn)行監(jiān)控，確保機(jī)器人按照預(yù)定的路徑工作并給予有效的控制。

2 碼垛機(jī)器人國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)自行研發(fā)的碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要為直角坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型。其中關(guān)節(jié)型的碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)身較小，動(dòng)作靈活且工作空間大，是采用最多的形式。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的碼垛機(jī)器人采用雙自由度的笛卡爾坐標(biāo)機(jī)器人，此類(lèi)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)800袋/h的工作效率；上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人采用基于PC控制系統(tǒng)的線性四連桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)1600包/h的工作效率，大大提高了機(jī)器人的工作效率。沈陽(yáng)新松機(jī)器自動(dòng)化股份有限公司在機(jī)器人控制、本體優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)器人作業(yè)中具有突出的優(yōu)勢(shì)，成功研制出自動(dòng)化程度較高的碼垛機(jī)器人系統(tǒng)。蘇海新等研究出采用基于PC和PMAC的分布式控制系統(tǒng)的四自由度新型工業(yè)碼垛機(jī)器人，此類(lèi)機(jī)器人的伺服控制的精度、控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和開(kāi)放性都較高。楊灝泉等設(shè)計(jì)的SCARA型碼垛機(jī)器人采用基于PC的DSP多軸運(yùn)動(dòng)控制，并采用水平關(guān)節(jié)型的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)的碼垛機(jī)器人技術(shù)雖然有了較高的提升，但相對(duì)于國(guó)外還是有較大的差距。我國(guó)碼垛機(jī)器人要在其柔性、負(fù)載能力和速度上進(jìn)行提升，并逐漸拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

3 碼垛機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

為了讓碼垛機(jī)器人更好地服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)，解決限制碼垛機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的因素，必須針對(duì)碼垛機(jī)器人的新功能、新特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，因此碼垛機(jī)器人的未來(lái)的發(fā)展主要趨向于以下幾個(gè)方面：

（1）自動(dòng)化程度的提高。機(jī)械與電子科技相結(jié)合的技術(shù)越來(lái)越成為碼垛機(jī)器人主流技術(shù)，自動(dòng)化和智能化的程度是衡量碼垛機(jī)器人水平的一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)。碼垛機(jī)器人的自動(dòng)化主要體現(xiàn)在自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)兩個(gè)方面。碼垛機(jī)器人自動(dòng)化程度快速提高主要依賴(lài)于微電子、紅外線、傳感器等技術(shù)的應(yīng)用，其中微型計(jì)算機(jī)在碼垛機(jī)器人中的使用大大提高了效率和質(zhì)量。

（2）高速化。在單機(jī)高速化的基礎(chǔ)上，提高碼垛機(jī)器人系統(tǒng)整體的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。碼垛機(jī)器人的高速化要以自動(dòng)化程度的提高和機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化為基礎(chǔ)，進(jìn)而提高整個(gè)碼垛系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)效率。

（3）多功能碼垛機(jī)器人。隨著多種類(lèi)、小批量商品市場(chǎng)的不斷發(fā)展，以及中小型用戶的增加，使得只能對(duì)固定批量、固定尺寸進(jìn)行碼垛的機(jī)器人的利用率大幅度降低，所以碼垛機(jī)器人正在逐漸的向著可以應(yīng)用于各種不同的環(huán)境和商品的方向不斷發(fā)展和創(chuàng)新。

4 結(jié)語(yǔ)

從國(guó)內(nèi)外的碼垛機(jī)器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，目前我國(guó)正處在研發(fā)起步階段，距離國(guó)外的使用推廣還有較大差距。國(guó)內(nèi)的碼垛機(jī)器人要根據(jù)我國(guó)工業(yè)的實(shí)際需求針對(duì)其新功能、新特點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，并主要從碼垛機(jī)器人的自動(dòng)化程度、生產(chǎn)速度、多功能等方面進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)和研發(fā)，只有這樣碼垛機(jī)器人才能更加廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，并最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。