工业机器人工艺讲解：一文带你玩转「堆叠」

随着科技的不断进步，工业4.0模式已经逐渐改变了传统制造业的面貌，工业4.0、绿色生产、柔性化制造……越来越多的新兴名词正在实际影响着制造工厂。

工业机器人在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。它们可以帮助企业提高生产效率、降低人工成本、提高产品质量，增加实际效益，并且可以在危险环境下代替人类工作，总而言之，工业机器人正在加快“飞入百家中”。学习工业机器人的操作、了解工业机器人的操作原理，是制造业从业者的未来旋律。

今天，带大家认识一下工业机器人的工艺——堆叠工艺。

堆叠码垛技术是工业机器人应用最为广泛的工艺之一，「堆叠码垛」是指将生产出来的产品通过机器人自动化地进行码垛，达到提高生产效率和降低成本的目的。在实际生产中，「堆叠码垛」工艺可以应用到食品、饮料、医药、电子、化工等各种行业，可以完成从简单的物品堆叠到复杂的物品分拣、归类、打包等多种操作。但是，在机器人的具体操作，堆叠工艺和码垛工艺又有区别的地方，我们将分为两期讲解。

01 堆叠定义

堆叠是指将物品按照规定的方式有规律的摆成排、列成行或叠成层，使物品有序堆放并叠压在一起的一种摆放方式。在传统操作中，这项工程枯燥且重复，并不能很好地发挥出人工的真正价值，所以交给机器人操作是一个不错的选择。

02 工作台

在工业机器人的堆叠操作中，通常需要确定堆叠的位置、方向、角度以及堆叠的高度等参数。这些参数通常是相对于一个参考坐标系来定义的，该坐标系被称为用户工作台。

用户工作台又称为工作台（用户）坐标系，是基于世界坐标的基础上重新自定义的一个平面坐标系，是可移动的坐标系，解决工作平面与基座标不平行的问题，3 点确定一个平面，选择工作台相邻的两条边和两条边汇聚的点确定工作台，分别定义为 P0（工作台原点）/PX（X+方向点）/PY（Y+方向点），PX 与 PY 点的选择越远离P0 点工作台定义越精准。注意：定义此三点时，机器人姿态一定要一致，此过程不记录机器人姿态，一旦改变姿态后就会造成无法复原的困扰。

PX/PY 的方向选择：选择方向应与世界坐标系 X/Y 方向一致，否则会出现 Z 方向反向问题，如图：

记录工作台 P0/PX/PY 的位置及文件命名：进入手动→手动操作→工作台标定，如图：

进入工作台新建页面，如下图：

1 ．写入自定义工作台名称

2 ．创建坐标系

3 ．记录位置

4 ．标定完成

03 一般堆叠

定义堆叠：将物体按照一定规则和要求进行叠放的一般堆叠方法。根据物体的尺寸、形状和堆叠要求，确定堆叠的位置、方向、角度和高度等参数，以确保稳定的堆叠结果。

在动作菜单点击【堆叠】选项，进入堆叠定义页面，勾选定义堆叠，然后点击新建选项，出

现新建堆叠文件名的对话框，写入文件名后点击确定即可。

新建文件名以后，点击堆叠设置页面，进入堆叠参数设置页面。

A普通堆叠设置，如下图

①默认第一个产品坐标位置，机器人运行至第一个产品位，确认此位置后点击“设入”，自动记录此位

置坐标；

②设定 X/Y/Z 方向产品与产品之间的间距（两个产品之间的中心距）；

③设定 X/Y/Z 三个方向产品的个数；

④设定产品开始堆叠的方向，例如：

▶X 方向（正向）表示沿 X 方向第一个物品位置按顺序往最后一个物品位置排列；

▶X 方向（反向）表示沿 X 方向最后一个物品位置按顺序往第一个物品位置排列；

（注意：X/Y/Z 方向选择时，特别要注意 Z 的方向选择。）

⑤顺序设定，可根据实际情况设置，但是优先 X/Y，最后 Z，如果优先 Z 时，堆叠会出现干涉或物品堆

高后出现倒塌现象；

⑥计数器选择：选择自定义计数器或自身计数器；

⑦运行顺序选择一起运行即可，如有特殊需求，可选择 X 或 Y 或 Z 最后；

⑧设置完成以后，点击对话框右上角“保存”选项即可保存设置的参数，不保存不点击。

B三点法堆叠设置：三点法堆叠是一种精确的堆叠方法，通过选择物体上的三个支点或定位点，确定物体的姿态和位置。利用机器人的运动学计算，根据目标位置和姿态信息，精确地将物体堆叠到指定位置。这种方法提高了堆叠的准确性和稳定性，特别适用于对堆叠精度要求较高的应用场景。

新建好堆叠文件名，点击“三点法”选项进入设置页面，如下图

切换进入堆叠参数设置页面：

①默认第一个产品坐标位置，机器人运行至第一个产品位，确认此位置后点击“设入”，自动记录此位置坐标；

②设置 X 方向最后一个物品点位坐标；

③设置 Y 方向最后一个物品点位坐标；

④n 代表 X/Y 方向的物品计数个数。

⑤注意:一定要记录好 X/Y 的方向，且与工作台方一致且 X/Y 平行。

C不规则点位堆叠设置：不规则点位堆叠是一种灵活的堆叠方法，根据物体的形状和需求，通过分析物体特征、设计堆叠策略、规划机器人路径，并结合实时检测和调整，实现准确、稳定的堆叠操作。这种方法不依赖于规则网格或预定义坐标点，而是根据实际情况进行设置，提供了更大的灵活性和适应性，适用于具有不规则形状和堆叠要求的物体。

新建堆叠文件名，点击“转不规则点”选项进入设置页面，如下图

进入堆叠点位设置页面：

①设置物品堆叠点位置，机器人运行至各个堆叠点后，点击“设入”，记录坐标点；

②定义当前堆叠点名称；

③点击“新建”后，写入新的堆叠点；

④写完所有堆叠点并记录好位置以后，点击保存，保存所有设置的内容；

⑤需要换堆叠点位的先后顺序时，使用“上移”或“下移”来互换点位顺序；

⑥删除错误或多于的堆叠点位；

⑦所有设置已经完成，且保存后，点击“关闭”选项即可完成所有设置。

04 装箱和箱内堆

定义：装箱和箱内推堆叠是一种有效的堆叠方法，用于将物体按照规则和需求进行叠放到货物箱或容器中。通过分析物体和货物箱的特征，设计合理的堆叠策略，并根据稳定性和空间利用率等因素，逐步堆叠物体并填充空隙，以实现最大化的空间利用和稳定的堆叠效果。这种方法在物流、仓储和运输等领域发挥着重要作用，帮助提高运输效率和减少空间浪费。

a 装箱和箱内堆叠时，单独箱体内的堆叠使用方式与一般堆叠设定方式一致即可，先设置一组堆叠的方向、个数

b 排列装箱设置，设定好 X/Y/Z 方向的间距（距离数值为正值），再设定好个数，最后设定好堆叠开始的方向

①设定堆叠方向上每个垛位之间的间距；

②设定每个方向上的垛数；79

③设定堆叠时，堆叠开始的方向，例如：X 方向（反向）堆叠时是从 x+的方向往 x-的方向开始堆叠，总共要堆 4 个箱子 2、需再 X 的正方向上堆 2 个箱子，在 Y 的正方向上堆 2 个箱子，在 Z 的方向上堆 0 个箱子，如图：

05 数据源堆叠

定义：数据源堆叠是一种基于数据驱动的堆叠方法。通过获取来自不同数据源的信息（如传感器数据、计算结果等），利用算法和决策模型，确定物体的堆叠位置和方式。这种方法可以根据实时的数据变化和需求调整堆叠策略，实现更灵活和智能的堆叠操作。

数据源堆叠设置，新建好堆叠文件名，点击“数据源选项”进入设置页面。