包装工业机器人应用研究

    机器人技术在包装工程领域中，应用已有很长的历史。包装应用机器人作业的有很多方面，其中zui为成熟的是堆码、装箱和灌装机器人。在美国、日本、德国等国家许多包装工序是用机器人来完成的。每年一度的包装机械展览会上，都会推出新的包装机器人。  

包装工业机器人用途，主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等；人体不能接触的洁净产品的包装，如食品、药品，特别是生物制品和微生物制剂：及对人体有害的化工原料的包装。随着机器人技术的成熟和产业化的实现，使得包装工程领域中应用机器人的范围越来越广。主要有：  

（1）集合包装装箱：一次将多个包装件进行一次装箱。  

（2）粉料大袋的袋装：一次性将粉料装入特定软袋中，同时完成特定位置的堆码。例如水泥及化工产品粉剂的集装袋包装。  

（3）高速的装盒装箱折边封合多工位包装  

一些大型纸箱和托盘的多工位快速包装，如将纸箱装填完货物后的折边、压边、封合等。  

（4）重物的搬运捆扎  

靠人搬运难以实现的重型产品的包装、搬运和捆扎。如金属铸件的堆码、捆扎、裹包，尤其是贵重有色金属中的铝锭、铜锭、锌锭等。还有大型冷库中的冻肉及  
制品的搬运与堆码等。  

（5）易脆物品的包装实现  

一次性将成组的瓶装产品进行装箱，例如，瓶装啤酒，瓶装汽水饮料等物品的装填包装等。  

（6）有害液体的包装化学和农药等对人体有害液体的灌装。  

（7）识别和检测  

对一些包装产品和包装货物在不同条件下，不同部位的自动识别和多种信息检测，同时还具有分级和分类的功能。  

以上工作，靠人工去完成有机器人技术的研究和应用。  

包装机器人的种类：  

（1）装袋机器人

装袋机器人是机座固定回转式，机身可360度旋转，由机械手完成包装袋的输送、开袋、计量、充填、缝袋和给出堆码。这是一种智能化较高的包装机器人。  

（2）装箱机器人  

类似装袋机器人，一般金属和玻璃包装容器的装箱用刚性包装箱机器人完成。对装箱包装（物品）的抓取有机械式和气吸式两种。它可整体移动。对包装件进行抓取或吸附，然后送人位置上的包装箱或托盘中。它具有方向性和位置自动调节的功能，可实现无箱（托盘）不卸货和方向调节。这类机器人是一种较为成熟的机器人，应用很广。如饮料、啤酒，化妆品，香烟等。  

（3）堆码机器人  

这是一种功率较大的机器人。  

要求稳定性和平衡性较高。其抓取机构中具有自锁功能，以确保从几十公斤到几吨的货物的抓取牢固可靠，它还具有时间、位置和力的参数控制系统，通过设定的控制程序实现。  

（4）灌装机器人  

这是一种将包装容器充满液体物料后，进行计量、输盖、压盖（旋盖）和识别的机器人。它具有无瓶不输料、不盖不输瓶、破瓶报警和自动剔除等功能。在过去我们很多液体物料的灌装主要是用这种机器人的局部功能一一机械手装于生产线上，而今，已是将这种机器人直接配置在物料生产主机的后部，实现其自动灌装。灌装机器人有软包装和硬包装之分。这里分析的是硬包装（装瓶）灌装机器人。  

（5）包装输送机器人  

这种机器人在包装工业中主要指塑料瓶包装输送用的机器人，是利用动力和特殊的构件实现瓶体（空瓶）的输送，将瓶桶中的包装瓶单件快速输出排列，然后给予一个特定（方向、大小）的力。使瓶体准确地在空中经过抛物线路线到达充填工件。这种机器人改变了传统的输瓶机构。使得输送速度加快，输送空间减小。是一种全新概念的包装机器人。它借助于空气动力学和特殊机械构件而实现其输送作业的。  

（6）识别检测机器人  

这种识别检测机器人是一种智能化系统。它分别有包装成品的识别检测和产品（如水果等）分级识别检测。  

识别检测机器人用了许多*技术，主要是识别与检测技术。它包括高光谱和多光谱图像技术，X射线探伤检测技术、核磁共振检测技术、红外检测技术、热红外图像检测技术、激光图像技术等。  

现着重分析水果包装中的分级机器人。无损检测是实现水果自动分级包装的关键技术。美国研究人员研究表明，用普通CCD摄像机的机器视觉可实现水果外部环境品质的无损检测，准确率较高。借助于高光谱、近红外、中红外和X射线的特性，可获得更高的检测准确率和处理速度，是目前研究的热点。近红外还可检测水果的糖份，可用于评价水果的品质。此外，还可用水果的介电特性、冲击检测技术来判定水果的内在品质。水果在检测分级还需要有专门的分级装置、检测结果信息的传递控制实现水果的传输、定向和定位等。这都是水果识别检测机器人的相关技术。