码垛机械手的设计犹如现场总线技术应用200例中的巧妙编织每一个动作都精确无误
摘要 本文探讨了码垛机械手的设计与电气控制技术，详细介绍了机械手的组成、作用及控制方法。通过提出成套基本方案和优化垛层排列策略，本文提高了机械手的运动柔性和抓取能力。同时，文章采用作图法求解机械手垂直升降运动轨迹，并进行轨迹修正，以确保机械手在复杂环境下的高效稳定运行。
关键词 机器人技术、自动化物流、仓储系统
随着中国经济持续快速发展和科技进步，现代物流作为经济发展的重要组成部分正在全国范围内迅速崛起。自动化立体仓库作为现代物流系统不可或缺的一部分，是一种多层存放货物的大型仓库系统，它能够在不直接干预的情况下实现货物的自动存储和取出。这类系统中，码垛机扮演着至关重要的角色，是完成自动化立体仓库中最关键设备之一，它能将单一商品堆放到一起，便于运输，从而显著提高生产效率。
码垛机是目前占地最小、效率最高且适应能力最强的选择。在饮料行业，如啤酒包装线，可以满足每小时4万瓶以上的码垛需求。
代码垛机械手特点
1.1 代码垛机械手主要由机座（固定机构）、水平位移机构（伺服电机M1驱动）、垂直位移机构（平衡缓冲器、伺服电机M2&M3驱动）以及抓头机构（伺服电机M4驱动）构成。
1.2 技术指标：公称抓举重量300kg，每小时可达700次；运动轴数为四个；水平位移角度360°；抓头调整角度540°；上下移动距离1800mm；各伺服电机功率合计19kW。
代码垛机械手控制
2.1 控制方案：基于CANopen总线通信标准，由G1(PLC)主控，G2为人工界面调试工具。
2.2 实际应用解决方案：利用图3所示结构，将托盘通过输托链道送至B点，将待堆箱子有序放置于A点，而O点为机械的手中心位置。通过计算α值，即水平位移机构旋转角度，以及K1*α值，即伺服电机M1旋转角度，可精确定义每一次堆叠过程中的位置与方向。此外，还需考虑以R为半径旋转α角度从A点移动至B点，并确保各层均匀分布。
图3 代码垞操作示意图
在实际应用中，我们采用分步执行策略，使得水平位移与垂直上下移动交替进行，从而增强整体性能并减少惯性影响。在此基础上，我们使用作图法来确定并校准每一次垂直升降过程中的具体路径，以确保其顺畅无阻。此种方法极大提升了械件的手眼协同能力，并保证了整个编程过程中的精确性与稳定性。