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机器人在物流领域的应用
摘要
：
本文针对机器人技术在物流作业环节
中的应用展开研究，
首先
分析了国内外机器人技术的发展现状；
然后分析了机器人在物流业中
的应用现状；
最后，
对机器人技术在物流业中应用前景进行了展望。
关键词：机器人技术；物流；包装；搬运；自动化
1
、引言
机器人在解决劳动力不足、
提高生产率、
改进产品质量和降低
生产成
本方面发挥着越来越显著的作用。
2007
年比尔
·
盖茨在《环球科学》
中亲笔撰写了《机器人将彻底改变人类的生活方式》一文，再次向世
界预言：机器人
将与
30
年前的个人电脑一样迈入家家户户，彻底改
变人类的生活方式。工业领域的焊接、喷涂、搬运、装配等场合，已
经
开始大量使用机器人。另外，在军事、海洋探测、航天、医疗、农
业、林业甚至服务娱乐
行业，也都开始使用机器人。未来物流业的发
展同样离不开机器人技术的支持，
机器人技术在物流作业过程中发挥
着越来越重要的作用，是引领现代物流
业发展趋势的重要因素。
2
、国内外机器人发展现状
2
、
1
国外机器人发展现状
自
1962
年美国制造了
第一台工业机器人以来，机器人就显示出了极
强的生命力。
按照
机器人产生和发展过程，
机器人专家把机器人分为
三代：分别是
示教再现型机器人、感觉机器人和智能机器人。第一、
二代机器人在各产业领域已经得到广泛应用，
而第三代机器人还处在
研究开发阶段，
仍有很多技术问题有待解决，
< br>尤其在非结构性环境下
机器人的自主作业能力还十分有限，
然而，
智能机器人的研究在各个
国家都得到普遍重视，
有不少国家把智能机器人的研究当作未来技术
发展的战略要点加以重视
。
按照应用环境，
机器人可分为工业机器人
和特种机器人。
由于物流作业中用到的机器人主要是工业机器人，
< br>因
此本文的讨论以工业机器人为主。
目前，
在工业发达国家，
工业机器人已经广泛应用于汽
车及汽车零部
件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工
业、
物流业等诸多领域。
作为先进制造业中不
可替代的重要装备和手
段，
工业机器人已经成为衡量一个国家制
造水平和科技水平的重要标
志。在国外，工业机器人技术日趋成熟，并相继形成了一批具
有影响
力的、著名的工业机器人公司，如瑞典的
ABB
，日本的
FANUC
、
YASKAW
A
、
M
O-TOMAN
，德国的
KUKA
等，这些公司已经成为其
所在国家的支柱企业。
据国际机器人联
合会
（
IFR
）
统计，
上世纪
60
年
代以来，全球共销售工业机器人
214.2
万多台
，若按每台工业机器人
的服务年限为
12- 15
年计算，则
2010
年底全世界现
役工业机器人保
有量约为
103.5- 130
万台。美国是机器人技术的发源地，日本率先从
美国引进机器人技术，
虽然起步比美国晚五六年，
但日本政府十分重
视机器人技术的发展，
对工业机器人产业和应用实施了积极的扶植政
策，目前日本在机器人的生产、出口和使用方面都位居世界榜首，荣
获了
“
机器人王国
”
的美誉。
截止
2010
年底，日本每万名工人拥
有
306
台工业机器人，工业机器人密度达到了世界平均水平的
6
倍，
其次是韩国的
287
台和德国的
253
台，
而中国的工业机器人密度也由
2006
年的
37
台
/
万工人增长到
105
台
/
万工人。
2
、
2
国内机器人发展现状
我国的工业机器人研究始于
20
世纪
70
年代，
< br>由于当时经济体制等因
素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平也比较低。
1985
年我国
将工业机器人列入了
“
七
·
五
”
科技攻关计划，
形成了中国工业机器人研
究的第一次高潮。
在国家的支持下，
我国已
基本掌握了机器人的设计
制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技
术，
生产了部分机器人关键元器件，
先后研发出弧焊、
点焊、
装配、
搬运、
注
塑、冲压、喷漆等工业机器人，形成了一批具有竞争力的工业机器
人研究机构和企业
[5]
，如北京机械工业自动化研究所、新松机器人
公司等。
2008
年我国工业机器人年销售收入达
44.43
亿多元，
是
2003
年销售收入的
4.96
倍
，年均增长
37.75%
。近年来，机器人作为高新
技术产业，
不管是在生产加工系统，
还是在物流系
统中都得到了长足
的发展。据
IFR
预
计，
2014
年我国工业机器人年安装量将超越世界
上任何国家
[6]
。但从总体来讲，我国机器人产
业目前还很薄弱，相
对于国外的先发、领先优势，我国的机器人技术研发远远落后于美、
日两国，
我国在智能机器人方面的研究还刚刚起步，
具有中国知识产
权的工业机器人较少，
机器人传感
技术和机器人专用控制系统等方面
的研究还比较薄弱，
在机器人
的应用方面仍较落后。
目前我国的机器
人技术仅相当于发达国家
20
世纪
80
年代的水平，且主要集中在广
东、
江苏、
上海、
北京等地，
其工业机器人拥有量占全国的一半以上，
外商独资企
业和中外合资企业是其主要用户，
而从生产销售来看，
我
国机器人市场约
88%
的份额被国外机器人企
业所占据。
3
、
机器人技术在物流业中的应用现状
在物流产业高速发展的今天，
机器人技术的应用程度已经成为决定企
业间相互竞争和未来发展的重要衡量因素。
目前，
机器人技
术在物流
中的应用主要集中在包装码垛、
装卸搬运两个作业环节
，
随着新型机
器人技术的不断涌现，
其
他物流领域也出现了机器人的应用案例。
3
、
1
机器人技术在包装码垛作业中的应用
企业为了提高自动化程度和保证产品质量，
通常需要高速物流线贯穿
整个生产和包装过程。
机器人技术在包装领域中应用广泛，
特别是在
食品、
烟草和医药等行业的大多数生产线
已实现了高度自动化，
其包
装和生产终端的码垛作业基本都实现
了机器人化作业。
机器人作业精
度高、柔性好、效率高，克服了
传统的机械式包装占地面积大、程序
更改复杂、
耗电量大的缺点
；
同时避免了采用人工包装造成的劳动量
大、工时多、无法保证
包装质量等问题。国外研发的机器人已经具备
足够的智能来察觉生产线上的不易处理的各
种产品，
并且能够基于很
多的参数来做出相应的抓放动作，
工业发达国家的食品、
医药行业的
包装作业
中机器人技术已得到广泛应用。
然而，
在我国的绝大多数企
业中，
这种带有高度重复性和智能性的抓放工作只能依靠大量的人工
去完成，
不仅给工厂增加了巨大的人工成本和管理成本，
还难以保证
包装的合格率，而且人工的介入很容易给食品、医药带来污
染，影响
产品的质量。
以码垛作业为例，<
/p>
目前欧洲、
美国和日本的包装码垛机器人在码垛市
场的占有率超过了
90%
，
绝
大多数包装码垛作业由机器人完成。
码垛
机器人能适应于纸箱、
袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成
品码垛作业。包装码垛机器人在我国物流行
业中也已得到广泛应用，
较典型的案例有蒙牛乳业、可口可乐、珠江啤酒等。他们借助机
器人
技术实现包装码垛作业的自动化，
节约了成本，
提高了物流效率和企
业利润。但与发达国家相比，国内包装码垛机器人在研
发、生产及应
用方面都有很大差距。
码垛机器人主要有：
直角坐标式机器人、
关节式机器人和极坐标
式机
器人。主要从事如下几种堆码跺作业：
1
、
码垛作业：
< br>码垛作业是由码垛机器人将封箱机封装好的成品完成
在托盘上的码垛作业。
一台封装箱机对应一台码垛机器人，装封箱
机出来的成品可直接进行码垛，
无需进行品牌识别，
但机器人利
用率
低；
采用一台机器人码垛两种品
牌的成品，同时对两种品牌的成品
进行码垛作业，
需要通过条码
识别器辨认品牌后，
机器人再把不同品
牌的成品自动码垛到相应
托盘上；
此外在品种多流量小的情况下，
一台机器人还可完成多种品牌的码垛作业，
关键是在机器人作业范围
内布置多个托盘用来码垛。
2
、成品拆码作业：成品拆码作业是将机器人码垛好的成品托盘，在
发货时由机器
人来拆码。
拆码的技术难度要大于码垛，主要原因是
原码垛好的托盘由于成品箱变形以及在输送过程中的振动，
使成品托
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