探讨高速搬运机器人产业的运用和发展

司国斌 靳孝峰/焦作大学

探讨高速搬运机器人产业的运用和发展

司国斌 靳孝峰/焦作大学

社会生产力的快速提升，预示着社会需求对各产业的生产加工能力的再一次提高。因此，为了提高不同行业的产品生产能力、降低生产生本，就有必要做好高速搬运机器人产业的运用与研究。

高速搬运机器人；工业机器人；发展；应用需求；根本条件；发展建议

引言

工业机器人分为串联机器人及并联机器人，前者存在结构单一、工作范围大等优点；而后者则存在动作速度快、精度高等优势。因此，高速搬运机器人产业的发展与运用必然会以此为基础进行研究。

一、高速搬运机器人产业的发展概况

Delta机械手表的生产使用了高速并联机器人，并且在1987年的时候该专利被瑞士的一家公司收购，然后开始了产业化生产，并逐渐的研制出了Top-placer和Presto等相关产品，在饼干等食品的包装加工中得到了广泛的运用。

到了1999年之后，ABB公司打造出了IRB340FlexPickerDelta机器人，然后还在机器人上安置了计算机视觉系统，并在医药、食品等领域广泛推广。此机器人在末端的加速度为10g，可实现150次/min的捉取操作，后续新品更是达到了180次/min的捉取速度。

而我国自80年代起开始研究机器人，并研究出了FlexPicker机器人，并在电焊、搬运等方面得到了一定的应用，不过我国工业机器人的研发能力依旧有待提升。

自2001年期，哈尔滨博实等公司联合开发了搬运和码垛的串联机器人，而天津则率先攻克了高速并联机器人难题，并研究出了Diamond的二平动自由度高速并联机器人，收获国家多项专利。

二、高速搬运机器人在社会发展中的应用需求

1.在食品饮料和医药行业的应用需求。

食品饮料及医药在我国的年产量巨大，物流设备产值大约在650亿元/年左右，并在不断攀升。相关行业的工序大多是自动化包装、分拣、装箱、码垛等。但是，当前我国依旧采用手工或者是半手工的操作凡是，此类操作工作强度大、工作效率低、还有各种隐患问题，所以国家对其非常重视，虽然当前由机器人完成的比例相对较低，但日后必然会不断增加。

2.在化工行业的应用及需求。

石油加工、能源开发、环保节能等都属于化工行业，并且多数化工产品在加工制造中存在易爆、易燃、有毒等特性，所以此类产品的危险性极高。为了能够有效的降低化工产业加工期间的危险性，积极的引进高速搬运机器人将具有十分重要的应用价值。通过将人力替换成机器，将有助于提高化工产业在生产、管理、运输等方向的安全性与高效性，还能够节省资源，满足社会对化工行业产品加工制造速度及质量的使用需求。

三、发展高速搬运机器人产业的根本条件和目标

1.高速串联搬运机器人。

自20世纪80年代起，哈工大就开始对串联高速搬运机器人的研究，并首次制造了码垛机器人，而且在社会的使用中也获得了优秀的经济及社会效益。在高速搬运机器人的研究中，攻坚团队对机器人的腰部旋转、大小臂、平衡机构等开展了细致的研究与探索，并在关键问题中提出了正确的思路，从而为我国工业机器人的发展起到了积极的促进作用。另外，在平衡连杆机器人的动力学问题研究中，上海交大通过动力学建模的方法，有效的对问题进行处理分。而在工业机器人实时控制的研究中，中科院自动化研究所所提出的逆运动学求解法也获得了良好的成果。所以，经过这些年的长足发展与研究，在机器人的整体设计、建模、运动仿真学研究中，我们的理论正在日趋成熟、体系正在不断完善。

2.高速并联搬运机器人。

在高速抓放机器人的研究中，我国起步照比与西方发达国家较晚，但是却取得了优秀的研究成果。特别是天津大学在国家“863”计划的自主中，通过长时间的技术攻关，终于研发出了属于我国自主知识产权的2自由度Diamond和3自由度Delta-S高速抓放机器人，并逐渐发展为系列产品，然后通过与娃哈哈集团、力神电池股份有限公司等的合作，成功研究出了高速果奶装箱一体机、高性能锂离子电池分选机等设备，相关技术的出现成功打破了国外技术的垄断与制约，并在实际使用中得到了社会各界的认可。

四、高速搬运机器人的应用分析

高速搬运机器人在社会的发展中得到了广泛的使用，有效的代替了人力，并节约了劳动成本与时间。高速搬运机器人在应用发展中需要充分的考虑相关产业的生产规模、节拍、成本、整体总线布局、系统单元功能、物理设备使用技术、规范化软件接口标准、调试技术、现场快速反应技术、快速安装技术等。

比如我国娃哈哈果奶包装示范线就是由并联机器人习惯添加站和码垛机器人工作站联合组建而成的。在实际的运用过程中，为了提高机器人的使用效率及工作效果，并联机器人吸管添加站不仅应用了高速并联机器人，还配套制造了相关辅助设备，像是吸管半成品储存装置、成品吸管输送装置、半成品输送和切断装置、机器人视觉系统等等，从而来满足不同规格产品及习惯而定包装要求。而码垛机器人工作站不仅有本体的串联机器人，同时也开发除了配套的成品整列输送装置、多箱抓取器等以满足加工需求，提高工作效率。

再比如安化炸药包装示范线也是由并联机器人胶体炸药装箱工作站与成品码垛机器人工作站联合组建的。在使用中，为了提高工作效率及安全性，也配备了各种协助设备。并严格的按照国家民爆行业指导意见及要求对设备进行了升级改进，从而降低了包装加工的危险性，改善了产品包装、加工的生产效率。

五、高速搬运机器人的发展及建议

1.基于市场为导向抓手，把控重点产品进行集中突破。

高速搬运机器人产业要想在当前社会中长远的发展下去，就必须重视市场的需求。当前我国的机器人研究单位及部门需要将主要精力及技术集中在高速搬运机器人不同型号的产业化开发与研究中，从而实现高速搬运机器人的规模化运用及整体技术的更新与突破，进而拉动国内机器人相关产业及零部件生产加工市场的积极性、提高其配套生产能力，改善我国工业机器人的整体竞争能力，为高速搬运机器人的健康发展奠定稳定而又坚持的基础。

2.国家应自行设立抓向为国产高速搬运机器人产业的发展铺平道路。

高速搬运机器人技术属于欧美等发达国家对中国的技术垄断项目之一，为了打破国外势力的垄断封锁，我国有必要实现机器及零部件的自主规模化、产业化生产，从而降低生产成本，提高高速搬运机器人的使用效率、缩小其使用成本。因此，政府要设立专项资金，支持高精密度减速器、机器人专用多轴控制器等生产技术的研发，鼓励成型技术建立配套的设备技术生产线，从而促进我国高速搬运机器人产业健康发展，扫清其发展道路上存在的障碍。

六、结束语

综上所述，本文对高速搬运机器人的发展、应用需求、应用等进行了简要的阐述。就当前的社会发展需求来看，高速搬运机器人必然会得到广泛的运用，因此其发展前景甚好。

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