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大托盘？小托盘？
ABB位于美国密歇根州奥本山分公司的机器人工业消费部门经理Richard Tallian表示：“我们已经发现，当前的机器人相比传统的托盘码垛工作单元取得了很大的发展。在传统的托盘码垛工序中，机器人在进料站最多可以抓取四件产品，在托盘上可以堆放的产品也不超过四件。机器人行业当前面临的很多项目均是由一个机器人专注于负责一个位于生产线末端的码垛站。终端用户生产企业也正在试图淘汰一些传统的物料处理设备，转而在生产线的末端匹配机器人以完成托盘码垛操作工序。”
Richard Tallian继续介绍到，大型的终端用户生产企业正在对其放在卖场中的小托盘展示架做出变革。这些小托盘在仓库中进行装盘，直接放在卖场中以满足零售的需求。“大型的零售卖场现在已不再需要传统的托盘，因为这类传统托盘的码垛高度超过了86英寸。当前，我们看到的更多托盘码垛的高度为56英寸，因为终端用户希望这些托盘可以直接放入卖场的产品通道中以进行产品展示。”
同样，发那科机器人公司的Dick Motley表示，大型零售商也对托盘机器人的发展产生了深远的影响。“大型零售商庞大的分销渠道对包装和托盘码垛的规格提出了特殊要求，这便更加需要托盘机器人提供多功能性和灵活性。这个需求致使在近些年间，包装和托盘码垛机器人的应用显著发展。越来越多的制造企业采购了机器人，用于包装和托盘码垛环节。” （图片） 在谈到托盘规格尺寸方面，一些终端用户希望机器人可以拾取更大尺寸的托盘，以提升卡车运输的效率。位于美国密歇根州安阿伯市的Güdel公司的机器人与模块经理Brian Kocks表示：“当前的发展趋势为更多地应用高度为110英尺的托盘，因为这是终端用户可以使用卡车进行运输的适宜高度。”托盘的重量也可以增加。Brian Kocks表示：“我们发现，托盘有效负载将超过100kg的标准。”
位于美国俄亥俄州西卡罗敦的Motoman公司的处理技术总监Tom Sipple预测：“双臂机器人在接下来的几年中将获得普遍应用。双臂机器人可以实现同步操作，便于处理、拾取不易移动或操作的物品，比如箱子、托盘、分隔单等。多臂机器人的臂端工具更加简单，这些工具可以帮助机器人避免干扰，并且也可以帮助机器人实现更具灵活性的设计。”
完美的匹配
发那科机器人美国公司负责分销网络的经理Dick Motley表示，机器人为满足客户的特殊需求而搭建混合尺寸的托盘，已经成为了机器人托盘码垛应用中一个明显的新兴趋势。“我已经遇到过很多客户需要搭建托盘，而托盘搭建的挑战是，其中用于零售端的托盘的形状、规格以及重量都不统一。视觉系统和软件可以衡量托盘的稳定性、运输密度，以实现托盘的搭建。”（图片） 变化的产品在托盘整体中表现出不同的尺寸和形状特点，因此在设计托盘工作单元时，企业需要考虑托盘整体中产品的变化。Motoman 公司的Tom Sipple表示：“零售商有可能将分量重的、瓶型设计新颖的洗衣精包装与玻璃饮料包装、休闲食品包装盒堆放在同一个托盘中。但是，零售商肯定不希望把洗衣精包装放在玻璃瓶之上或食品包装盒的旁边，这些因素都需要在托盘设计阶段加以考虑。”Tom Sipple还建议到，托盘机器人的夹持工具必须具备灵活性，有能力处理各种规格、形状和重量不同的产品。
位于美国加利福尼亚州瑞德利的Thiele技术公司的机器人产品经理Matthew Garcia也认为，装有不同产品的托盘码垛是机器人行业新涌现出来的发展趋势。Matthew Garcia表示：“最明显的发展方向为混合产品托盘的出现。自此，托盘包装打破了只能盛装一种产品的僵局。终端用户已开始寻求可以在同一托盘中放置多种产品的机器人系统。”
Matthew Garcia补充道，终端用户现在可以根据需求定制一个完全的、产品混装的托盘以送往一个目的地，而不必再制造一系列只能盛放一种产品的托盘。“由于此类项目应用需求复杂，混装托盘尚处在发展的初级阶段。当零售商开始意识到混装托盘的价值时，他们便会开始大力追加投资。”Matthew Garcia预测，混装托盘将在未来的三年至五年内，成为衡量托盘机器人先进性的标准。（图片） 托盘码跺机器人在产品混装托盘中的应用，已慢慢从大型的终端用户生产企业转向小型的制造商和分销商。Keith Rosnell，美国俄亥俄州辛辛那提Remtec公司的首席执行官表示：“在成为机器人行业标杆的进程中，产品混装托盘是第一关键词。在产量较高、规模较大的公司，比如分销中心，自动化解决方案将首先被接受。机器人和控制器成本的持续降低，以及寻找劳工的难度，均增加了产品混装托盘在小型生产企业的安装数量和应用实例。通常，这些小型生产企业的产品混装更加多种多样。就其本质而言，产品混装托盘比刚性自动化更富灵活性，因此它成为了促进机器人系统发展的应用方向。”
Keith Rosnell继续表示：“Remtec公司发现，托盘上只放置单个仓库存储单元的情况越来越少见，取而代之的是越来越多的定制化托盘应用，以及非标准形式的纸箱托盘（比如开放式纸箱）。”顶部开口纸箱可以包装任何产品，并且也可以用于产品混装托盘。Keith Rosnell解释到：“Remtec公司整合了一个完整的工作单元。在这个工作单元中，机器人系统将成箱的平板纸箱板进行卸垛，并放置在托盘上，随后将其传送至高速运转的纸箱制盒机生产线上。在这个过程中，机器人首先寻找到托盘上的纸箱板，并将其翻转、放置到纸箱制盒机上。在这个实例中，机器人搬运的纸箱中盛放的是平板纸箱板，而实际上纸箱中也可以盛放任何其它产品。”
产品混合中的货盘位移
在使用托盘运输大量商品之后，人们需要在目的地拆卸托盘。尽管由于在运输过程中移动产品带来了诸多挑战，拆卸托盘难度不小，但是机器人系统在卸垛工序中却可以发挥重要作用。在卸垛之后、采用卡车运输之前，托盘上纸盒或纸箱的相对位置可能会发生偏移和改变。
在谈到卸垛机器人的应用时，发那科机器人公司的Dick Motley表示：“机器人不仅仅可以用于堆垛，也同样可以用于卸垛。使用卡车运输的产品在运输过程中，位置可能发生改变。”Dick Motley还认为，当前卸垛系统中视觉传感器的应用越来越多了。“视觉系统可以用于有效的卸垛，而不是盲目的尝试。”
ABB公司机器人工业消费部门的经理Richard Tallian对机器人的卸垛应用也发表了如下看法：“卸垛机器人通过应用视觉系统来识别箱子在托盘上的方位，进而逐层定位产品的具体位置。在运输过程中，产品箱在托盘上发生位置变化，因此卸垛过程的难度便增加了。而生产企业则需要卸垛工作单元在识别产品位置方面具备充分的适应性。”
不同于码垛应用，机器人在完成卸垛工作时，并不能确切地知道纸箱或纸盒的具体位置。美国俄亥俄州辛辛那提Remtec公司的首席执行官Keith Rosnell表示：“由于在运输过程中货盘的位置可能会发生偏移，因此当货盘出现在机器人面前时，卸垛环节的特殊挑战便开始了。在卸垛过程中，机器人首先要找到纸箱包装。视觉系统可以指导机器人在托盘上逐层、逐次地定位货盘。之后，视觉系统可以调整机器人的卸垛程序，以拾取纸箱包装。”Keith Rosnell强调，在托盘装载上逐层定位货盘是卸垛工作单元成功的关键因素。“通常情况下，货盘在经过运输之后层次会发生变化，发生相对的移动，因此机器人在卸垛之前一定要找准货盘的位置。”
位于美国加利福尼亚州瑞德利的Thiele技术公司的机器人产品经理Matthew Garcia例举了一个于近期完成的托盘卸垛单元的工作实例。“我们在卸垛机器人的末端匹配了一个摄像头，这个摄像头可以在货盘应在的位置拍照。视觉系统可以重新校准机器人夹持工具的位置，方便机器人正确地拾取货盘。”在产品仓库和分销中心内部，一个托盘上往往堆积了多种类型的产品，此时视觉系统可以进行卸垛，方便产品存储，以及运送至下一个目的地。
未来的趋势：成本降低和环境需求带来的影响
能源成本激增为制造业带来的变革，促进了机器人在包装和托盘堆垛卸垛行业的发展。“我已经见到了很多关于可持续发展和包装设计的重复思考，以及对包装生产线、能源消耗、创新材料的关注。由于与生俱来的灵活性，这些发展将是机器人发展的促动力，”发那科机器人美国公司负责分销网络的经理Dick Motley如是说，“机器人可以轻松地使用新兴的包装形式，而其它传统技术往往不具备这一优势。”
ABB公司机器人工业消费部门的经理Richard Tallian也认为，高位的能源成本将改变包装和托盘堆垛卸垛行业的本质，而机器人的应用有利于平稳地实现这种变革。“我注意到行业内非常关注货物仓储和分销，并且这种关注仍在延伸。我们为降低能源成本和包装材料成本付出了大量的努力，特别是非常注重降低托盘、纸箱用纸板和收缩薄膜的能源和包装成本。环保因素还将继续对包装和托盘堆垛卸垛机器人的发展产生深远的影响。”
11/6/2009
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