第章码垛机器人及其操作应用

】
人技术在医药和消费品
领域的应用范围也正逐
渐扩大，尤其在这些领
域至关重要的包装码垛
环节中，机器人已经在
真正意义上成为生产商在包装码垛环节的有力武器。
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6.1 码垛机器人的分类及特点
所
码垛机器人具有作业高效、码垛稳定等优点，解放工人繁重体力劳动，已在
处 各个行业的包装物流线中发挥强大作用。其主要优点有：
机；
6 — 夹板式手爪； 7 — 底座
码垛机器人系统组成
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6.2 码垛机器人的系统组成
所 处
关节式码垛机器人常见本体多为 4 轴，亦有 5 、 6 轴码垛机器人，但在实际包 装码垛物流线中 5 、 6 轴码垛机器人相对较少 。码垛主要在物流线末端进行工作，
位 置
4 轴码垛机器人足以满足日常码垛。
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6.4 码垛机器人的周边设备与工位布局
所 6.4.1 周边设备
处
常见的码垛机器人辅助装置有 金属检测机、重量复检机、自动剔除机、倒袋
位 置
机、整形机、待码输送机、传送带、码垛系统装置 等 。
————➢ 金属检测机 防止在生产制造过程中混入金属等异物，需要金属检测机进行
流水线检测。
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 实际移动码垛机器人寻找关键点时，需用到校准针。
处 位 置 ——— —
【 课 堂 认 知 】
校准针
校准针
第一层码垛示教完毕，第二层只需在第一层基础上 Z 方向加上相应产品高度即
可，示教方式如同第一层，第三层可调用第一层程序并在第二层基础上加上产品高
度，以此类推。
———
—
【 课 堂 认 知 】
KUKA KR 700 PA
FANUC M-410iB
ABB IRB 660
四巨头码垛机器人本体
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YASKAWA MPL80
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6.2 码垛机器人的系统组成
所
常见码垛机器人的末端执行器有 吸附式、夹板式、抓取式、组合式 。
处
位 置
➢吸附式 在码垛中吸附式末端执行器主要为 气吸附 。广泛应用于医药、食品、
【 课 堂 认 知 】
程序点 程序点 1 程序点 2
说明 机器人原点 码垛临近点
程序点说明
抓手动作
程序点
程序点 5
程序点 6
说明 码垛中间点 码垛作业点
抓手动作 抓取 放置
程序点 3 码垛作业点
抓取
程序点 7
码垛规避点
程序点 4 码垛中间点
抓取
程序点 8
机器人原点
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6.3 码垛机器人的作业示教
工业机器人技术及应用
— 码垛机器人及其操作应用
主 编：兰 虎
章节目录
6.1 码垛机器人的分类及特点 6.2 码垛机器人的系统组成 6.3 码垛机器人的作业示教
学习目标 导入案例
课堂认知 扩展与提高 本章小结
思考练习
6.4 码垛机器人的周边设备 ….
6.4.1 周边设备 6.4.2 工位布局
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① 手动操作码垛机器人到码垛作业规避点。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 确认并保存程序点 7 为码垛机器人作业规避点。
① 手动操作码垛机器人到机器人原点。 ② 插补方式选择“ PTP” 。 ③ 确认并保存程序点 8 为码垛机器人原点。
（ 4 ）设定作业条件 设定码垛参数 码垛参数设定主要为 TCP 设定、物料重心设定、托盘坐标系设定 、末端执行器姿态设定、物料重量设定、码垛层数设定、计时指令设定等。
位
置
——— —
占地面积少，动作范围大，减少
厂源浪费 。
【
课
堂
能耗低，降低运行成本 。
认
知
】
提高生产效率，解放繁重体力劳
动，实现“无人”或“少人”码
垛。
改善工人劳作条件，摆脱有毒、
有害环境 。
柔性高、适应性强，可实现不同 物料码垛 。
定位准确，稳定性高 。
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6.1 码垛机器人的分类及特点
【
课
堂
认
知
】
吸盘
爪钩
抓取式手爪
组合式手爪
搬运码垛机器人主要包括机器人和码垛系统组成。机器人由搬运机
器人本体及完成码垛排列控制的控制柜组成。码垛系统中末端执行器主
要有吸附式、夹板式、抓取式和组合式等形式。
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6.3 码垛机器人的作业示教
所
码垛机器人是在物流生产线末端取代人工或码垛机完成工件的自动码垛功能。
处 主要适应对象为大批量、重复性强或是工作环境具有高温、粉尘等条件恶劣情况。
位 置
具有定位精确、码垛质量稳定、工作节拍可调、运行平稳可靠、维修方便等特点。
——— —
TCP 确定：
【
对码垛机器人而言，以末端执行器不同而设置在不同位置，就吸附式而言其
课 TCP 一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离，距离的长
所 处
码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别，通常可认为码垛机
位 器人本体较搬运机器人大，在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅
置———助连杆，连杆主要起到增加力矩和平衡的作用，码垛机器人多不能进行横向或 — 纵向移动，安装在物流线末端，常见的码垛机器人结构多为 关节式码垛机器人
、摆臂式码垛机器人和龙门式码垛机器人 。
生产再现
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6.3 码垛机器人的作业示教
所
TCP 确定：
处
对码垛机器人而言，以末端执行器不同而设置在不同位置，就吸附式而言其
位 置
TCP 一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离，距离的长
——— 短依据吸附物料高度确定；夹板式和抓取式的 TCP 一般设在法兰中心线与手爪前端
① 手动操作码垛机器人到码垛作业临近点，并调整抓手姿态。 ② 插补方式选择“ PTP” 。 ③ 确认并保存程序点 2 为码垛机器人作业临近点。
① 手动操作码垛机器人移动到码垛起始点且保持抓手位姿不变。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 再次确认程序点，保证其为作业起始点。 ④ 若有需要可直接输入码垛作业命令。
——— 烟酒等行业。
— ➢ 夹板式 夹板式手爪是码垛过程中最常用的一类手爪，常见的有 单板式 和 双板
【 式 ，主要用于整箱或规则盒码垛，夹板式手爪加持力度较吸附式手爪大，并且
课 堂
两侧板光滑不会损伤码垛产品外观质量，单板式与双板式的侧板一般都会有可
认
旋转爪钩。
知
】
爪钩
a) 单板式
夹板式手爪
b) 双板式
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 处 位 置 ——— —
【 课 堂 认 知 】
码垛作业示教
程序点
程序点 6 （码垛作业点）
程序点 7 ( 码垛规避点 )
程序点 8 ( 机器人原点 )
示教方法
① 手动操作码垛机器人移动到码垛终止点且调整抓手位姿以适合安 放工件。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 再次确认程序点，保证其为作业终止点。 ④ 若有需要可直接输入码垛作业命令。
堂 认
短依据吸附物料高度确定；夹板式和抓取式的 TCP 一般设在法兰中心线与手爪前端
知 面交点处；而组合式 TCP 设定点需依据起主要作用的单组手爪确定。
】
物料 高度
TCP
工具中心在法兰中心 线与吸盘平面的交点 的连线上并延伸距离 等同于物料高度处
吸盘式 TCP 吸盘式 TCP 点及生产再现
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课前回顾
所 处 位 置 ——— —
【 课 前 回 顾 】
✓ 如何准确移动搬运机器人进行搬运作业？ ✓搬运机器人周边设备有哪些？
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学习目标
所 处 位 置 ——— —
【 学 习 目 标 】
➢ 了解码垛机器人的分类及 特点
➢ 掌握码垛机器人的系统组 成及其功能
➢熟悉码垛机器人作业示教 基本流程
➢ 熟悉码垛机器人周边设备
➢能够识别码垛机器人工作 站基本构成
➢能够进行码垛机器人的简 单作业示教
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导入案例
所
处
机器人助力啤酒、饮料产业，实现码垛自动化
位
置
——— —
随着中国啤酒饮料产业的不断发展以及生产技术装备的不断革新，机
【 器人技术在啤酒、饮料
导 入
包装码垛中也得到了广
案
例 泛的应用。同时，机器
① 手动操作码垛机器人到码垛中间点，并适度调整抓手姿态。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 确认并保存程序点 4 为码垛机器人作业中间点。
程序点 5 （码垛中间点）
① 手动操作码垛机器人到码垛中间点，并适度调整抓手姿态。 ② 插补方式选择“ PTP” 。 ③ 确认并保存程序点 5 为码垛机器人作业中间点。
所 处 位 置 ——— —
【 课 堂 认 知 】
示教前的准备 新建一个程序 登录程序点 1
登陆程序点 8 登陆程序点 7 登陆程序点 6
登录程序点 2
登录程序点 5
登录程序点 3
登录程序点 4
码垛机器人作业示教流程
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设定码垛条件 运行确认（跟踪）
再现码垛
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6.3 码垛机器人的作业示教
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6.2 码垛机器人的系统组成
所
常见码垛机器人的末端执行器有 吸附式、夹板式、抓取式、组合式 。
处
位 置
➢ 抓取式
抓取式手爪是一种可灵活适应不同形状和内含物的包装袋。
————➢ 组合式 组合式是通过组合获得各单组手爪优势的一种手爪，灵活性较大，
各单组手爪之间既可单独使用又可配合使用，可同时满足多个工位的码垛。
位 方式为机器人输入码垛作业程序，以 A 垛Ⅰ码垛为例展开。
置
———
—
【
课
堂
认 知 】
C
程序点 8
程序点 1
程序点 7
程序点 5 Ⅳ
A
Ⅴ 程序点 2 程序点 4
Ⅰ程序Ⅱ点
Ⅲ 6
B ⅧⅩ
Ⅷ Ⅶ
程序点 3 Ⅵ
码垛机器人运动轨迹图例
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 处 位 置 ——— —
所 （ 1 ）示教前的准备
处 位
1 ） 确认自己和机器人之间保持安全距离。
置
——— 2 ）机器人原点确认。
—
【 （ 2 ）新建作业程序
课 堂
点按示教器的相关菜单或按钮，新建一个作业程序，如“ Spot_sheet” 。
认
知 】
（ 3 ）程序点的登录
在示教模式下，手动操作移动关节式码垛机器人轨迹设定程序点 1 至程序点 8 （ 程序点 1 和程序点 8 设置在同一点可提高作业效率），此外程序点 1 至程序点 8 需处 于与工件、夹具互不干涉位置。
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 处 位 置 ——— —
【 课 堂 认 知 】
程序点 程序点 1 （机器人原点）
程序点 2 （码垛临近点）
程序点 3 （码垛作业点）
程序点 4 （码垛中间点）
码垛作业示教
示教方法
① 按第 3 章手动操作机器人要领移动机器人到码垛原点。 ② 插补方式选择“ PTP” 。 ③ 确认并保存程序点 1 为码垛机器人原点。
处 位
行设定，在实际生产当中若托盘相对较大，采用示教方式找寻关键点；若产品尺寸
置 同托盘码垛尺寸合理，采用坐标赋值方式获取关键点。
——— —
采用赋值法获取关键点，图中红点为产品的几何中心点，即所需找到托盘上表
面这些几何点垂直投影点所在位置。
【
课
堂
认 知
Ⅳ
】
Ⅲ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅰ
Z
X 250
0
Y 3000
码垛产品
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【
课
堂
认
知
】
关节式码垛机器人
龙门式码垛机器人 码垛机器人分类
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摆臂式码垛机器人
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6.2 码垛机器人的系统组成
所
通常码垛机器人主要有 操作机、控制系统、码垛系统（气体发生装置、液压发
处 生装置）和安全保护装置组成 。
位
置
———
3
—
1
6
2
【
5
课
堂
认
4
知
】
7
1 — 机器人控制柜； 2 — 示教器； 3 — 气体发生装置； 4 — 真空发生装置； 5 — 操作
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 （ 5 ）检查试运行
处
位 置
确认码垛机器人周围安全，作进行跟踪测试作业程序跟踪测试：
———
—wenku.baidu.com
1 ） 打开要测试的程序文件。
【 课
2 ） 移动光标到程序开头位置。
堂
认 知
3 ） 按住示教器上的有关【跟踪功能键】，实现码垛机器人单步或连续运转。
】
（ 6 ）再现码垛
【
课 堂
➢ 重量复检机 在自动化码垛流水作业中起到重要作用，可以检测出前工序是
认
否漏装、装多，以及对合格品、欠重品、超重品进行统计，进而到达产品质
知 】
量控制。
金属检测机
重量复检机
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— 面交点处；而组合式 TCP 设定点需依据起主要作用的单组手爪确定。
【 课 堂 认 知 】
工具中心在法兰
中心线与手爪前
TCP
端面的交点处
抓取式 TCP
抓取式 TCP 点及生产再现
生产再现
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6.3 码垛机器人的作业示教
所 处
以袋料码垛为例，选择关节式（ 4 轴），末端执行器为抓取式，采用在线示教
1 ）打开要再现的作业程序，并将光标移动到程序的开始位置，将示教器上的
【模式开关】设定到“再现 / 自动”状态。
2 ）按示教器上【伺服 ON 按钮】，接通伺服电源。
3 ）按【启动按钮】，码垛机器人开始运行。
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6.3 码垛机器人的作业示教
所
码垛机器人编程时运动轨迹上的关键点坐标位置可通过示教或坐标赋值方式进