家用机器人

0概述

工业机器人作为工业自动化的典型装备，推动了各行各业在经济活动中的发展。工业码垛机器人具有成本低、作业效率高的优点，可以将人们从繁重的码垛劳动中解放出来，提高生产效率，降低生产成本，缩短生产周期。码垛机器人可以代替人工对货物进行分拣、装卸，尤其是对人类携带的危险品，如放射性物质、有毒物质等，从而降低工人的劳动强度，保证其人身安全。实现自动化、智能化和无人值守。工业机器人码垛系统适用于化工、建材、饲料、食品、饮料、啤酒、自动化物流等行业。它主要是在制造过程中，对装配线上的产品进行拾取和分类。尤其是在仓储和物流行业， 码垛机器人的工作效率直接决定了货物的吞吐量。因此，利用机器人码垛实现自动化生产是促进企业发展的有效手段。

1工业机器人码垛系统的组成

工业机器人码垛系统在实际应用中不是由机器人独立操作，而是与自动化设备配合执行系统工作。工业机器人码垛系统通常由四个子系统组成，电气控制子系统控制着整个码垛系统的工作流程和节拍。材料转移子系统将材料转移到机器人的工作区，然后机器人拾取物品并将其放置在自动托盘系统上。当机器人堆码完一堆货物后，自动托盘输送系统会自动将物料输送到指定位置，然后通过叉车或其他输送设备进行运输。每个子系统包含如图1所示的模块。

码垛机器人系统:机器人本体、机器人控制器、机器人手爪、安全护栏和底座。

自动托盘输送系统:托盘仓库、轻/重型输送机、重型辊道、升降式插秧机等。

物料输送系统:皮带输送线、气动压紧装置、直线滑轨、螺旋滑轨、转向辊道。上部展平装置、下部振动输送线、材料成型装置、掉头装置等。

电气和电气系统:PLC、气动设备、变压器、检测传感器、动力电机等。

2工业机器人码垛应用特点

(1)高精度定位和快速夹紧缩短了作业周期，提高了生产效率。

(2)机器人运行稳定可靠，减少了工作误差，提高了产品质量。

(3)无疲劳连续作业和全天候工作扩大了工厂的生产能力。

(4)结构简单，零件少。因此零件故障率低，性能可靠，维护简单。

(5)占地面积少。有利于客户工厂的生产线布局，允许更大的仓库面积。

(6)低能耗。通常机械堆垛机的功率在26 kW左右，而码垛机器人的功率在5 kW左右，大大降低了运营成本。

工业机器人码垛应用中的三个问题

3.1堆积爪问题

码垛机器人在不同任务下的工作能力主要取决于机器人法兰夹具的设计。机器人手爪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。传统装卸机器人的手爪由纯机械部件组成，存在结构复杂、整体笨重、移动速度慢、缺乏自动检测功能、位置控制能力差、控制精度低、受机械手影响运动不充分等问题。工作环境温度和工件重量。会影响装卸机器人的正常工作效率，生产存在安全隐患。只有针对不同的物体设计了特定的带有抓手的工业机器人，它们才能运行。然而，面对工业制造，多个产品规格可能出现在同一个工作站上。在这种情况下， 机器人只能特异性抓取，不能满足各种抓取。因此，机器人夹具的选择和设计非常重要。鉴于这种情况，迫切需要设计一种自适应多功能机器人手爪。

3.2爬行问题的自动识别

在工业机器人码垛分拣的过程中，由于产品种类繁多，需要根据货物的种类进行分拣、选择和码垛，将同一条流水线上的货物运送到不同的托盘上。其次，在转移过程中，被抓取物体的位置可能并不固定，这就需要机器人自主识别物体抓取点的位置。因此，选择性识别和抓取对于码垛机器人的应用非常重要。

3.3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。尤其是对于高通量的生产线，工业机器人的码垛率决定了整条生产线的生产率。影响机器人码垛效率的因素很多，如伺服电机的性能、负载强度、机器人的机械结构等。尤其是码垛顺序是码垛效率的关键。在堆垛顺序固定的情况下，机器人运动路径的优化将大大提高效率。如果把机器人运送到同一个目的地，机器人的路径选择会不一样，机器人的运动求解结果会有很大的不同，最后的速度差也会很大。因此，机器人运动路径和堆垛顺序的设计对提高机器人工作效率起着关键作用。

4.3堆栈类型设计和运动路径优化

为了提高机器人的工作效率，需要合理地设计堆垛类型和移动路径。在运动优化的深入研究中，提出了路径规划和轨迹规划的综合优化方法，同时优化这两个耦合的过程。在路径规划之后，可以使用B样条插值来拟合离散路径，以获得平滑的路径。为了得到路径平滑度的定量表示，用模糊控制器控制路径的修正范围，然后用机器人沿路径的最短运行时间进行控制。然后，结合实际分析时间最优轨迹规划的特点，通过参数化方法对动力学模型进行降维，通过动态规划方法获得控制机器人码垛运动的最优时间。对于机器人码垛的放置顺序， 可根据摆放方向、层数、每层数量由远及近进行设计，以缩短总路径，增加路径。目的高堆积效率。

5未来发展方向

5.1云控制

无人驾驶制造业可以为中国制造业的升级提供一种途径。目前工业机器人的应用大多在独立的工作站，每个机器人都是独立的。未来对于更复杂的生产过程，需要共享生产信息，远程监控机器人，所以云控制是机器人的一个重要发展方向。云控需要解决的关键问题是网关需要转换不同的通信协议。远程服务器存储了大量的机器人工作案例。根据机器人当前的工作内容，从云端匹配工作案例，远程控制机器人的运动。虽然近年来机器人远程控制的案例很多，但是要想控制机器人满足复杂的环境和工作内容，还需要进一步研究机器人的运动数据和通信数据。