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前言：
在很多產品的包裝生產線上，要把這些產品定量裝入紙盒箱內，然后要人工從傳送帶上把封好的紙盒箱搬運到拖盤上，從很多工業品到眾多日用品的包裝箱，其體積差異較大，每個箱子也從幾公斤到幾十公斤重不等。為了適應這些重復性高，高強度、高速度、高效率的搬運碼垛工作，沈陽萊茵機電有限公司為一些用戶設計制造了不同規劃和工作節拍的紙盒箱搬運碼垛機器人，下面就以為大型上市企業設計制造的一種搬運碼垛機器人為例來介紹。
一、項目要求
1、技術參數
搬運單體負載≤5KG，一次搬運五箱，一次總搬運重量≤25KG箱體尺寸有五種規格
托盤尺寸1700*1700，1500*1500
2、工作節拍
紙箱從傳送帶上輸送出來，以每約2秒鐘一箱的速度堆碼到托盤上，每分鐘至少完成25箱碼垛
3、碼垛要求
搬運紙箱的尺寸不同，在托盤每一層的碼放方式也不相同，碼放方式的要求是在托盤尺寸內每層盡可能多的擺放紙箱，整個托盤碼垛完的總高度大約1900mm，托盤四周的紙箱僅可能平穩，要保證運輸過程中平穩不倒。
二、 設計方案
根據用戶要求，采用了圖2所示的標準化、模塊化的三維搬運碼垛機器人和帶水平任意轉動的吸盤手爪，每次抓取4-5個紙箱，由于手爪可以任意水平轉動，這樣就可以按要求把紙箱轉動90度或不轉動碼放到托盤上。還有上層紙箱與下層紙箱相互壓住，這樣整個托盤上的紙箱在后續的運輸中很平穩。
1、機器人結構
水平運動X軸：采用兩根有效行程為2500mm的PAS43BB，
水平運動Y軸：采用兩根有效行程為1800mm的PAS43BB，
上下運動Z軸：采用壹根有效行程為1900mm的LM-A43BB，
2、吸盤系統
根據紙箱的透氣性，重量和搬運速度要求，選擇4個吸盤為一組來吸取1個紙箱，共需要5組吸盤來實現一次最多吸住5個紙箱，5組吸盤可獨立控制，實現分抓分放 。有關吸盤類的詳細資料請沈陽萊茵機電的陳紹博先生聯系。
3、控制系統
碼垛機器人采用PLC和觸摸屏的上位機控制系統，驅動伺服電機來控制機器人快速準確的定位，控制以及執行機構各部分功能簡介：
觸摸屏—PLC—伺服電機—減速機—執行機構
信號檢測—每個軸的兩端安裝限位開關，對機器人有一定的保護作用；
4、抓取方式和擺放方案
根據不同尺寸的箱子，設計不同的擺放方案和次序，下圖為其中一例：
一次抓取5個紙箱，然后放置到托盤上。圖中托盤上標記有1,2,3和4的紙箱分別是一次抓取到。抓5,6,7和8的紙箱時，可以一次抓4個紙箱，先放下2個紙箱，然后手爪升高一點后轉動90度再放到相鄰的位置上，托盤上標記有5,6,7和8的紙箱就是兩次抓取放置的。
5成功應用
根據不同箱子，實際設計擺放次序
優化運動節拍
最終實現10.4秒擺放5個箱子
三、總結
1、紙箱的搬運過程中各個環節的匹配是非常重要的
要根據搬運紙箱的重量，體積，搬運方式，搬運速度，加速度和減速度值考慮來選擇吸盤的吸力，手爪要根據具體使用要求來設計其尺寸，吸盤數量和吸盤位置。特別是搬運碼垛過程中有旋轉和翻轉時要給出足夠的吸力安全系數， 確保在搬運過程中紙箱不能產生微小的位移，絕不允許搬運過程中紙箱吸不牢掉下來的或與吸盤間產生位移。
2、應用結果及展望
從1996年以來，萊茵機電采用百格拉公司標準化、模塊化的產品，已安裝調式過數百臺類似的三維機器人交鑰匙工程。標準化的機器人可以采用不同的手爪和夾具，廣泛推廣到很多小工業零件，化妝品，工藝品，藥品，食品，家電等產品的生產制造，檢測，裝配等過程中完成碼垛，裝箱，供料，下料，檢測，裝配，擰螺絲，壓入，打標等任務。
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