工業機器人在乳化炸藥包裝線的應用

黎旭東（重慶順安爆破器材有限公司東溪分公司，重慶 401421）

1 工業機器人發展歷史及應用概述

1.1 國外機器人發展史及應用

自1920 年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中，根據Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創造出“機器人”這個詞。1942年美國阿西莫夫提出“機器人三定律”后，直到1959年約瑟夫·英格伯格聯手制造出第一臺工業機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation 公司。由于英格伯格對工業機器人的研發和宣傳，他也被稱為“工業機器人之父”。后50年迅速發展全球四大機器人公司誕生，其中日本的發那科、和安川數控系統生產、生產伺服和運動控制瑞士的ABB運動控制系統、德國庫卡六軸機器人。

1.2 國內機器人發展史及應用

我國工業機器人起步于上世紀1970 年初期，經歷近40 年的發展，大致分為四個階段：70 年代的萌芽期，80 年代的開發期和90年代的實用化期，2000年代飛速發展。

自90 年代初期起，我國國民經濟進入實現兩個根本的轉變時期，掀起新一輪的經濟體制改革個技術進步熱潮，我國機器人也在實踐中邁進一大步，先后研制出一大批點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割包裝碼垛等等用途的工業機器人，并實施一批機器人應用工程，形成一批機器人產業化基地，為我國機器人的騰飛奠定基礎。

隨著人口紅利的逐漸下降，企業用工成本上升，工業機器人逐步走入公眾視野。2014年中國成為世界工業機器人第一消費大國。

2 工業機器人在民爆生產線的應用技術概述

目前，在民爆生產線使用工業機器人的應用集中在生產末端的包裝生產線之中，例如藥條的抓撿、碼垛包裝等工序之中，這類工作重復，工作量大因此工業機器人取代人工具有的優勢在于準確性高、一致性好、產能最大限度釋放等優點[1]。MGEPL—R 機器人（見圖一）系統分為機械抓手、控制系統、識別系統、氣動系統、行走機構等部分。根據實際生產需要外配自動

圖一

圖二

稱重、自動打包機、投標機、貼標機等外接設備。和整體生產線聯動控制，形成一個完整的智能化包裝生產線。

2.1 藥條輸送系統

藥條經過灌裝后進入傳送系統進入包裝生產線進過傳輸皮帶分區震動整形后，前端識別系統識別后，機器人由自身與電機同步伴隨抓取、PLC 控制電磁閥進行抓起到碼垛皮帶，放下，碼垛皮帶再有PLC 控制走相同的隔斷進入后端甄別系統，保證藥條數量正確，確認無產品質量問題，繼續進行藥條裝袋工序，最后稱重無誤投標、噴涂生產日期后封箱打包進入庫房。

2.2 藥條整理機構

藥條進入包裝線后，分別進入兩條包裝線，為了機械抓手能準確抓取藥條，需要振動分料進行整理工作，使得藥條按順序排列整齊，使其讓視覺識別系統識別，因此整理的是否排列整齊決定了藥條質量與抓取的工作效率，若識別不清楚，機械抓手可能不抓或亂抓造成殘次品的增多。

2.3 識別系統與抓取系統見圖二

在抓取系統的前后都有一個工業攝像機，前端工業攝像機對藥條位置進行確認，傳輸給機械爪進行定位抓取。當藥卷進入碼垛最前端，后端的攝像頭進行藥條的個數、外形進行判斷。若不合格進行倒出，在此進入運輸帶中循環。

抓取系統由工控機、四軸機械手、控制器、通訊線、傳感器等部件組成，和plc 配合進行藥條的抓取拿放工作。通過抓取前的視覺定位技術，將藥條準確位置傳輸給機器人控制系統，控制器發送信號給驅動執行相關動作，傳感器確定是否完成抓取動作，最后放入碼垛皮帶進行下一輪的抓取任務。

2.4 碼垛

充分考慮內轉工具的空間形狀要求，在滿足轉運能力的同時，應防止排面垮塌后在運輸和裝卸過程中出現意外。機器人在完成釋放動作后，物料將會按設計好的順序形成一定的層數和排數，箱與箱或袋與袋碼垛在輸送過程中必須能保持整齊平整，同時車內增加阻擋裝置，以保證碼垛垛形整齊和穩定。科學的垛形設計，既可以保持垛形穩定，也可以合理利用空間，還可以在出入庫時提高效率，降低工人勞動強度。

2.5 安全防爆要求

民爆產品因其爆炸危險特性，要求包括機器人本體、行走機構、傳輸系統、信號采集和通訊、控制電腦在內的設備滿足其在不同危險等級工房里的防爆要求。

3 現場應用情況

目前，民爆生產線中廣泛應用的MGEPL-R 機器人包裝系統適適應φ32mm—φ110mm 的藥卷，根據藥卷直接不同抓手可以隨時調整不同規格[2]，產量在4T—8.2T 之間，這樣較原先工藝節省2—3個勞動力長期重復工作，MGEPL-R 機器人包裝系統實現了生產線從輸送、整理、自動碼垛、自動外形質檢等功能。

4 結語

如今智能制造已經成為工廠發展的大趨勢，我們應該順勢而為大力發展智能水平[3]。積極技改提升企業生產能力從機電一體化到現在的智能制造，實現機械與控制的結合，提高生產效率，節省生產成本。這些優點顯而易見。因此建議企業因全面提升自動化水平和本質安全程度，推動整個行業健康發展[4]。