設(shè)計(jì)帶抓取工作區(qū)，通過(guò)傳感器計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到待抓取數(shù)量時(shí)，擋板將傳送帶紙箱擋住，再由氣缸將紙箱推頂緊。如圖
3所示：
1） 直線運(yùn)動(dòng)單元都配有限位和零位開(kāi)關(guān)，保證運(yùn)動(dòng)安全和準(zhǔn)確。
2） 增加多個(gè)傳感器信號(hào)，檢測(cè)生產(chǎn)線及機(jī)器人的動(dòng)作狀況，并及時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。
3） 設(shè)置安全隔離網(wǎng)（或光電對(duì)射傳感器），保證在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)人員的安。
4） 在整個(gè)生產(chǎn)線設(shè)有總控制工作站，用于輸入生產(chǎn)數(shù)及記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)等。
2、工藝流程
適應(yīng)不同尺寸的箱子，初步設(shè)計(jì)了5種不同的碼垛樣式，現(xiàn)在舉其中一例介紹工藝流程。
（1）機(jī)器人在初始位置等待抓取信號(hào)
初始位置設(shè)定：傳送帶或工作臺(tái)上待抓取5個(gè)紙箱的中心位置可以設(shè)為機(jī)器人的初始位，大約在1100*600*900mm處。
工作過(guò)程描述：
1）包裝箱通過(guò)傳送帶輸送到指定位置，氣缸頂緊，通過(guò)傳感器給出控制系統(tǒng)到位信號(hào)。
2）控制系統(tǒng)得到機(jī)器人系統(tǒng)的零位信號(hào)后，發(fā)出抓取信號(hào)。
（2）紙箱的抓取（吸?。?/span>
在初始位置，Z軸下降50-100mm，接觸到紙箱后，電磁閥接通抽真空，真空度檢測(cè)信號(hào)反饋給系統(tǒng)，確保吸住紙箱，總用時(shí)400ms。
（3）紙箱的碼垛過(guò)程（多次釋放過(guò)程）
第一次釋放：紙箱被吸住后， X、Y、Z軸可聯(lián)動(dòng)運(yùn)行到指定位置，隨后Z軸下降100mm，電磁閥斷開(kāi)，根據(jù)要求釋放某幾個(gè)吸盤(pán)。
第二次釋放：由于不同碼垛規(guī)格，5個(gè)紙箱不一定一次都放下，所以再第一次釋放后還需提升Z軸，X、Y軸以及A軸聯(lián)動(dòng)到指定位置，再釋放吸盤(pán)。
根據(jù)實(shí)際情況，最多可能需要3次釋放吸盤(pán)才能完成一次碼垛。
（4）機(jī)器人系統(tǒng)空載返回初始位置
機(jī)器人放下紙箱后，X、Y、Z快速聯(lián)動(dòng)返回至初始位置，通過(guò)傳感器反饋給控制系統(tǒng)到位信號(hào)。
三、碼垛順序和時(shí)間節(jié)拍分析
1、碼垛順序分析
由于紙箱的外形尺寸不同，萊茵公司設(shè)計(jì)了5種碼垛規(guī)格，現(xiàn)以其中一例詳細(xì)介紹碼垛的順序及過(guò)程。
1） 吸盤(pán)每次抓取5個(gè)紙箱，圖中數(shù)字代表第幾次抓取。
2） 按次序碼垛，從第一層至第三層（位置可根據(jù)實(shí)際優(yōu)化）
3） 受托盤(pán)尺寸和紙箱尺寸的限制，有時(shí)一次抓取的5個(gè)紙箱要分兩到三次在不同的位置擺放。
4） 如此類推一層層碼放到總高度達(dá)到要求為止。
2、時(shí)間節(jié)拍分析
根據(jù)之前的分析，紙箱碼垛越高所用時(shí)間越多，那么我們把5個(gè)紙箱搬運(yùn)到托盤(pán)上紙箱的最高層最遠(yuǎn)處位置，并完成3次釋放，只要到達(dá)這個(gè)位置11秒內(nèi)順利完成，那么就能滿足其它所有位置的搬運(yùn)。下面是完成一次搬運(yùn)的完整運(yùn)動(dòng)順序：
1） 機(jī)器人在初始位置，Z軸下降50mm，接觸到紙箱，用時(shí)200ms
2） 等待真空度檢測(cè)信號(hào)，確保吸盤(pán)吸牢紙箱，用時(shí)200ms
3） 在工作臺(tái)上方，Z軸從800mm需要先提升至最高點(diǎn)。Z軸上升1050mm，最高速度F = 620mm/s，加速度=2.06m/s2，平均速度F = 530mm/s， 用時(shí)2000ms
4） X軸，Y軸和Z軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)處。 其中X軸運(yùn)動(dòng)1400mm，Y軸運(yùn)動(dòng)少于800mm，Z軸升高100mm。由于X軸運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)，速度高，這里僅分析X軸的運(yùn)動(dòng)就可以。X軸運(yùn)動(dòng)1400mm，最高速度F = 820mm/s，加速度=2.75m/s2，用時(shí)2000ms
5） 吸盤(pán)釋放紙箱，到此完成第一次放置紙箱， 用時(shí)200ms
6） Z軸上升100mm，最高速度F = 670mm/s，加速度=4.44m/s2， 用時(shí)300ms
7） X軸、Y軸和A軸聯(lián)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置，同時(shí)吸盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)90度。 其中X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)400mm（例子），運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)，平均速度F = 500mm/s，用時(shí)800ms
8） Z軸下降100mm，最高速度F = 670mm/s，加速度=4.44m/s2，用時(shí)300ms
9） 吸盤(pán)釋放紙箱，到此完成第二次放置紙箱，用時(shí)200ms
10） Z軸再上升100mm，最高速度F = 670mm/s，加速度=4.44m/s2，用時(shí)300ms
11） X軸和Y軸聯(lián)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置。其中X軸和軸運(yùn)動(dòng)400mm（例子），平均速度F = 500mm/s，用時(shí)800ms
12） Z軸下降100mm，最高速度F = 620mm/s，加速度=4.44m/s2，用時(shí)300ms
13） 吸盤(pán)釋放紙箱，到此完成第三次放置紙箱，用時(shí)200ms
14） X軸和Y軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)回到抓取紙箱處。其中X軸運(yùn)動(dòng)大約800mm，運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)，速度高，這類僅分析X軸的運(yùn)動(dòng)就可以。X軸運(yùn)動(dòng)800mm，最高速度F = 1140mm/s，加速度=3.81m/s2，用時(shí)1000ms 由于已沒(méi)有負(fù)載了，所有運(yùn)動(dòng)速度完全可以塊些。
15） Z軸下降1050mm，返回初始位置。最高速度F = 620mm/s，加速度=2.06m/s2，用時(shí)2000ms
在極限情況下，碼垛5個(gè)紙箱，總體用時(shí)10.6s，平均2.12s/箱，滿足要求。
3、實(shí)際優(yōu)化節(jié)拍：
1）第二次搬運(yùn)最高層的位置時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)距離近了，搬去和運(yùn)動(dòng)回來(lái)可以再節(jié)省1s
2）在工作臺(tái)一下區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)3軸聯(lián)動(dòng)，可以節(jié)省Z軸上升或下降時(shí)間2-3s
3）碼垛5個(gè)紙箱，一般情況下，只需2次釋放就可以全部放置完畢，這樣還可以節(jié)約1.3s
四、結(jié)論
經(jīng)過(guò)反復(fù)的抓取釋放及碼垛實(shí)驗(yàn)，本套機(jī)器人系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)平均1.94s/箱的搬運(yùn)碼垛速度。沈陽(yáng)萊茵機(jī)電十幾年來(lái)為一些用戶做了一些搬運(yùn)和碼垛機(jī)器人，從中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。從這些多年的搬運(yùn)和碼垛應(yīng)用中可以看出合資公司生產(chǎn)的機(jī)器人達(dá)到了德國(guó)原廠的質(zhì)量，不僅具有很好的性價(jià)比、易操控、易維護(hù)、貨期短、而且可靠性高、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。今天萊茵機(jī)電能幾乎能提供各種紙箱，塑料箱，塑料桶等產(chǎn)品的搬運(yùn)，碼垛等。按要求提供各種結(jié)構(gòu)形式，多種規(guī)格，不同托盤(pán)供給方式的搬運(yùn)碼垛機(jī)器人，可以應(yīng)用包裝、各種生產(chǎn)過(guò)程中物流、倉(cāng)儲(chǔ)、機(jī)床上下料等行業(yè)。
