智能机器人在自动化包装领域的应用技术分析

智能机器人在自动化包装领域的应用技术分析

彭威

东莞南玻太阳能玻璃有限公司广东东莞523000

摘要：进入二十一世纪以来，随着科学技术和智能技术的飞速发展，智能机器人正处于高速革新和升级过程中，在各行各业的应用也更加广泛。智能机器人的运用不仅可以大大提升工作效率，还能最大化地节约人力资源和社会资源，而包装领域作为与公众生活紧密相关的行业之一，也越来越追求简捷化和自动化，对智能机器人的应用也必不可缺。本文中，笔者就简单介绍了智能机器人的概念和机器人的发展历史，并重点分析了智能机器人在包装领域的应用必要性和具体技术，以供参考。

关键词：智能机器人；自动化；包装领域；应用技术

近几年，科技实力已经成为评价国家综合实力的重要层面，而科技实力的关键一环就是对机器人的制造和使用，目前，发达国家对于机器人的开发速度和智能化水平越来越高，与之相比，我国在智能机器人的开发和应用方面相对落后，但也已经开始在娱乐、社会服务、军事以及工农业生产等各个领域开始尝试。包装领域作为典型的人工重复性机械工作领域，通过应用智能机器人，可以大大提升工作效率和包装效果。

一、关于智能机器人的概述

所谓智能机器人，就是指拥有发达“大脑”的机器人，它可以通过中央处理器来与人类直接联系，进而自动化地安排工作和自我控制。通常情况下，智能机器人是由感觉要素、运动要素和思考要素构成的。其中，感觉要素主要是由激光器、摄像机、气动元件、超声波传成器以及图像传感器等元件组成；运动要素主要是支脚、气垫、吸盘、履带以及轮子等元件组成；思考要素则主要是依靠计算机的信息处理而完成的。

智能机器人可以分为传感型机器人、自主型机器人以及交互型机器人三种类型，但无论哪种类型，其关键技术都体现在以下几个方面：一是多传感器信息融合技术；二是导航与定位技术；三是路径规划技术；四是机器人视觉技术；五是智能控制技术；六是人机接口技术。

二、关于机器人的发展历史和现状

机器人的发展与制造业发展是密不可分的，纵观制造业的发展历程，在之前的三次工业革命中，第一次工业革命发明了蒸汽机，这也是手工被机器所替代的开端；第二次工业革命是电气时代，也就是广泛应用电力来代替人工；第三次工业革命则主要是发展微电子技术，这场信息控制技术革命涉及到新材料技术、新能源技术、信息技术、海洋技术以及空间技术等诸多领域。目前我们已经进入第四次工业革命，主要内容则是对智能化和大数据的研究应用，包括智能制造云端化，企业信息网络化，流程管理数字化以及生产制造自动化。由此可见，制造业的发展，就是机器人从低级到高级，从简单到复杂，从一般到智能的发展过程。

进入新时代以来，我国对于机器人的重视程度越来越高，国家政府在机器人发展方面也始终保持支持和鼓励的态度，据统计，从2013年起，我国机器人的销售数量就已经赶超日本而成为世界第一，近几年，我国每年机器人销售数量增量均超过一万台，站在机器人应用领域的角度来看，有58%左右应用到搬运和上下料领域，17%左右应用到胶封和涂层领域，10%左右应用到焊接领域；9%左右应用到拆卸和装配领域；剩下的67%左右则主要应用到加工、洁净以及其他领域。由此可见，目前我国机器人主要应用在搬运和上下料领域，而本文所探讨的包装领域正属于这一领域，因此在机器人的应用发面具有巨大的市场潜力。

三、智能机器人应用于自动化包装领域的必要性

包装领域作为我国的传统行业之一，与大部分传统制造业相同，具备人工成本高、重复性强、工作效率低等诸多问题，通常而言，包装需要关注的要点主要包括成本、吸引力、环保、流通性、防护性以及功能性等，然而随着市场的不断发展，一方面零售商一再要求降低成本，另一方面工人成本越来越高，生产批量不断降低，同时还要接受国际竞争和质量卫生标准的不断提升，这就要求包装领域必须做到更加高效、更加柔性、更加经济。与此同时，有统计显示，过去十年我国人均工资和工业机器人均价分别上涨15%和下降4%，而且工业机器人投入成本的回笼时间逐渐递减，由此可见，这种就业观点的改变和人口红利的消失，为自动化包装领域应用智能机器人奠定了基础。

四、智能机器人在自动化包装领域的具体应用技术

目前而言，在自动化包装领域对于智能机器人的应用主要体现在码垛技术、装箱技术和快速拾取技术三个方面。

（一）码垛技术方面

所谓码垛，就是指遵循集成单元化原则，按照一定模式将所有物料堆码成垛，从而使单元化物垛实现搬运、存储、运输以及装卸物料等物流活动。在包装领域的码垛方面，运用智能机器人进行码垛，比人工码垛更加柔性和高效，而且可以大大减少物料的损伤，同时有助于工人安全和健康的保证。

目前包装领域的智能机器人码垛技术非常多样，可以满足客户的各种需求，例如，针对光伏玻璃包装，可以运用机器人码垛太阳能深加工玻璃，相比于传统的人工搬运码垛玻璃，机器人码垛不仅稳定性和效率较高，而且不会出现码垛不整齐，玻璃划伤，擦伤等质量问题，更重要的是生产的安全性得到提高。主要应用于建材、化工、食品以及粮食等行业的包装领域；再比如在纸箱码垛方面，运用智能机器人，可以通过自适应技术来自动识别纸箱规格，从而无需调整就可以抓取码垛，同时，智能机器人采用的空间五维定位方式，在抓取纸箱时不需要过大的夹持力，而且可以一次性抓取三垛纸箱，在提升效率的同时不会造成被抓物的受力变形。

（二）装箱技术方面

装箱技术所涵盖的产品非常多样，包括碗、盒、罐、袋、瓶、桶以及异型包装产品等各种产品，而智能机器人在面对不同产品时所采用的的抓取技术也各不相同，包括气囊式、吸盘式、机械师、安全型、抱箍型、夹紧型以及防护功能型等，具体应用也各不相同。

笔者在此以TFTZ66全自动装箱机器人为例，该款智能机器人是由苏州泰福特机械有限公司制造的，主要适用于100x100x100至500x500x500毫米的塑料箱或者纸箱尺寸，平均每4秒装箱一次，机器人是由触摸屏+PLC控制+磁服电机控制，不仅框架结构占空间较小，而且具备较强的生产能力，电脑可以对一百余套装箱方案进行储存，不仅经济高效，而且节省人力。

（三）快速拾取技术方面

在包装领域的各项工作中，拾取工作是最乏味、最枯燥的，而且几乎没有任何技术含量，因此，通过智能机器人进行代替，可以有效提升拾取速度和工作效率，目前应用最多的就是蜘蛛机器人，当前用于快速拾取技术的智能机器人各个身怀绝技，基本可以做到来料多少就能拾取多少，而且分拣非常到位，具体而言，智能机器人首先运用视觉要素来对拾取对象进行准确定位，然后瞬间完成对拾取对象的大小、形状、内容等各个方面的分析，并在几秒内完成动作，目前层次较高的智能机器人可以完成0.02毫米的精确度，比头发丝直径还要短0.03毫米，可以说在一定的半径内，智能机器人的各种动作都可以保证较高的精准度和灵活度。

结语：

综上所述，信息化时代已经到来，目前国内对于大数据、智能技术和计算机技术的应用越来越广泛，以包装领域为代表的制造业行业，面对人力成本的不断增加和市场要求的不断提升，必须改变传统的人工为主的生产模式，选择最合适、最精确的智能机器人来辅助完成码垛、快速拾取以及装箱等工作，才能在不断提升工作效率和工作便捷度的同时，减少人力成本，实现生产发展的经济性和可持续。

参考文献：

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[2]造纸行业机器人包装搬运装备实现自主化[J].造纸信息,2011,(12):32-32.

[3]曾庆龙.解放双手,因我而变-智能机器人在自动化包装领域的应用技术[J].上海包装,2015,(2):6-9.