封箱打包碼垛流水線渲染圖

随着大工業時代的來臨，企業，特别是勞動密集型的制造業，面臨着從向人要産品到向設備要産能的轉變。

傳統的制造業，人力成本支出在企業支出中占很大比重。

人口紅利的減少，出生率的降低，人們生育意願的逐年降低、二胎、三胎補貼政策的鋪開，仍沒有有效的滿足工廠用工需求，招工難将會成為以後的常态！！！腫麼辦？？

----用機器人替代人工作業，是常用的一種方法，也是現階段最流行 、最快速、最有效的方法！！

圖1 機器人替代人的車間生産

工信部公布的數據顯示，2020年1-12月，全國工業機器人完成産量237068台，同比增長19.1%;全國規模以上工業機器人制造企業營業收入531.7億元，同比增長6.0%，實現利潤總額17.7億元，同比下降26.9%，降幅較前三季度收窄24.4個百分點。2020年12月，全國工業機器人完成産量29706台，同比增長32.4%。

縱觀各大論壇，論文、網頁，能說明白工業機器人選型的沒有幾個，都是說得不明不白，看得糊裡糊塗！！

所以，我覺得有必要寫一篇或幾篇文章來進行一個詳細說明，讓大家能有一個全面的了解“工業機器人選型的步驟和技巧以及注意事項”；

無論是何種産品在最終端一定會遇到碼垛入庫的問題，并且碼垛工作，基本都是重活累活，沒有幾個人願意幹的，所本文特意就碼垛機器人的選型，進行主要的讨論，在不同環境和工況要求下，碼垛機器人如何選型，有什麼技巧，需要注意什麼事項？

先讓大家來看一段與本文内容比較接近的碼垛機器人生産的視頻，讓大家先有一個認識先。

視頻1:碼垛機器人調試生産視頻（參考）

步驟1:工況需求确認;

在讨論之前，我們就以以下工況為前提：

1、 産品由紙箱包裝，紙箱尺寸為 400mm*400mm*300mm；

2、 産品重量為30kg；

3、 紙箱為常規膠帶封箱，無打包帶；

4、 棧闆為1200mm*1200mm；

5、 垛型為3*3，高度6層；

6、 産品來料速度為15秒/箱，勻速來料；

7、 該系統為機器人1對2（碼垛位）；

8、使用現場：車間1樓；

9、根據以上内容，制作整套碼垛系統。

圖1 現場工況示圖

技巧及注意事項：現場的參數必須了解透徹：

（1）必須要知道地面的單位面積承重；若不滿足，要考慮做地基并預埋"J"螺栓？

（2）但凡碼垛類機器人， 除非合同注明， 一律不能上二樓；

（3）要上二樓以上，樓闆的承重問題，建議咨詢建築設計院和機器人廠家（不建議做）；

步驟2：負載的确定；

根據以上工況，我們首先應該想到的是什麼？？

I、計算所需負載來選型機器人負載範圍：

A=産品重量 夾具重量

=30KG 50KG

=80KG;

圖2 夾具重量模拟測量示圖

A0：為機器人末軸的有效負載。

按此計算出A0≥80*1.5*1.3=156KG

(碼垛機器人常規選用四軸的，所以僅取用前兩個系數）

技巧及注意事項：

（1）基礎負載系數“1.5”為機器人的基礎負載系數---靜态拎起來是沒有問題；

（2）安全系數“1.2~1.5”，“1.5”為機器人的安全系數（運動系數）---動态甩起來或運動中帶翻轉所産生的運動慣性，選型選小了，運動時會報警，甚至刹不住車；

（3）碼垛時的圓周速度，一般要開到60%~70%的速度；

（4）做過測驗，按四軸機器人，抓起來工件後，做水平的圓周運動，按80%的速度，甩起來，第四軸所反饋的平甩力是負載的2倍；當用到六軸機器人時，牽涉到翻轉，第六軸翻轉的動作所反饋需要的力是自身重量3倍的力，這個跟機器人的翻轉軌迹和翻轉速度有關系，還要看它有沒有一個垂直面，那個垂直面的向下的拉扯力差不多可以達到3.5倍，所以這個是跟夾具有關的，你要用什麼夾具；還跟機器人自身的穩定度也有關系。然後還有一個就是機器人下的地鉚下多粗的螺栓，下多厚的地也有關系。

（5）負載包括質量和慣量！ 不能僅僅考慮質量！

（6）選型的原則是能用六軸絕不用四軸---六軸的應用面廣，多年後可改它用，而四軸的應用面窄；

（7）能上大負載絕不上剛好款。---剛好款的容易超負載報警，并且長期臨界使用，故障率會高，大負載的用起來方便靈活，剛性好，遊刃有餘，故障率低；

步驟3：計算實際工作半徑和實際最大動作範圍：

按要求1對2碼垛，這個時候根據棧闆尺寸和堆疊高度推算空間面積與體積，考慮到叉車或者後期AGV運輸要求，棧闆定位擋塊和四周圍欄最好留出單邊20CM以上的空間，以此反推機器人工作半徑。

即：假設機器人手冊上工作半徑為2400mm，一般最好以2000mm作為實際工作半徑，預留半徑用來防止産品需要360度換邊，以及極限位置的高度避讓。

如下圖：要把碼垛的工件，都要讓機器人的最大工作範圍包裹在裡面，并留有盈餘。如下圖；

最終計算出：

（1）實際工作半徑：R2800----選型時選R≥3000；

（2）實際最大動作範圍：W*H=1200*1450----選型時要大于該範圍；

技巧及注意事項：

（1）實際工作半徑和實際最大動作範圍，是以末軸法蘭盤的平面中心點“P點”為基準的；

（2）碼垛的位置，切忌過于靠近産線，會導緻機器人下探有幹涉（如上圖示意）；

步驟4：選型；

I、首要要确認的是用國産機器人還是用進口的。

滿足以下，推薦使用進口機器人或大品牌的國産機器人：

（1）客戶使用時間2年以上。

（2）環境有幹擾源，或有粉塵。

（3）工作頻率為高頻次，多點位。

（4）産品可能超負載。

II、 然後要确定的是用協作機器人還是常規機器人。

對負重小，基本精度要求不高的可以選協作機器人（這玩意用國産的吧，進口的太貴）。

III、确定機器人的品牌和客戶的預算；

綜合以上要求，并根據工況的要求，以及客戶的預算，初步選定專業的進口碼垛機器人“日本川崎”品牌；

IV、根據步驟3計算的負載，工作半徑以及動作範圍需求，選定機器人的型号；

根據負載A0≥156KG,工作半徑≥3200，動作範圍大于：W*H=1200*1450，最終選型為：“日本川崎”-CP180L;并且與機器人供應商确認這個型号是常規型号

注：最大搬運能力：達1800回/hr的運動速度，但是這隻是證明他可以完成這個動作在我們實際運用的時候還要加上抓取，到位停止、下探，放下的時間，所以通常來說極限速度為6s一個周期也就是說這個負載的碼垛機器人最多一小時可以搬運600件物品,一般開到60%-70%的速度，360件-420件/小時，是滿足産品來料速度為15秒/箱（240箱/小時）的。

技巧及注意事項：

（1）要與機器人供應商确認型号是否為常規型号，貨期如何；

（2）切忌選了定制型号----貨期長，價格貴；

（3）如果初選型号為定制型号時，價格和體積相差不大時，可選大一檔的型号；

（4）“重複定位精度”也是一個重要參數，需要根據項目的精度要求進行選定；

①碼垛類：±0.5的“重複定位精度”是夠用的類，所有的機器人都可以達到；

②弧焊類：±0.08的“重複定位精度”；

③點焊類：±0.07~±0.2的“重複定位精度”；

④激光加工類：±0.08的“重複定位精度”；

⑤搬運類：±0.07~±0.2的“重複定位精度”均可，視需求；

⑥組裝/分裝：±0.01~±0.1的“重複定位精度”均可，視需求；

⑦生物醫學：±0.03的“重複定位精度”；

V、确認各個位置點，都包裹在機器人工作範圍内。

根據選定機器人的型号，到官方網站下載3D，并畫出機器人的工作範圍，确認各個位置點，都包裹在工作範圍内。

圖5 各個位置點都包裹在機器人工作範圍内的示圖

技巧及注意事項：

（1）包裹是以末軸法蘭盤的平面中心點“P點”為基準的是否包裹；

（2）要模拟最高點、最低點，最近點、最遠點、死點等；

至此，機器人的選型算是完成了嗎？？

NO,NO,NO!!

欲知後事如何，請看下回分解；

注：本文隻做碼垛和轉線等通用型機器人的選型使用和參考，不包含焊接機器人選型，選型焊接機器人務必找焊接機器人廠家及其工藝技術員；

碼垛機器人選型案例3D圖（參考）

鍊接：https:///s/1t3L7wvqNqkeUs5PJyVAzFQ

提取碼：bshn

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