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机器人在食品饮料行业的应用分类

发布时间:2016-07-22    来源:新战略机器人

目前,食品饮料包装行业的机器人作业基本属于工作站的形式,从分拣到包装、码垛乃至搬运全部由机器人完成不仅考验着自动化生产线的技术布局,而且有较高成本压力,况且,部分产品的部分工序尚难以用机器人完成,因此如何发挥机器人的高效性是一个值得长期探讨的课题。

拣选

拣选作业是由机器人来进行品种拣选,如果品种多,形状各异,机器人需要带有图象识别系统和多功能机械手,机器人每到一种物品托盘就可根据图象识别系统“看到”的物品形状,采用与之相应的机械手抓取,然后放到搭配托盘上。

目前抓取分拣机器人在食品饮料行业应用逐渐增多,主要集中在后段包装中,比如将小颗粒的巧克力、糖果或者盒装或者袋装的食品饮料快速抓取并放置到指定的分拣传输带或者包装盒中,这种机器人不仅像人的双手一样灵巧,而且有足够的判断能力。未来,空无一人的仓库,一台台机器人将货架送到包装台,通过准确识别货物,分拣出需要的商品,打包后放在传输带上。分拣机器人已经形成了样机,一旦这些智能化的分拣机器人应用于包装行业,将极大地提高仓储管理的工作效率,压缩人工成本。分拣机器人要进入市场仍需一段时间,短期内包装拣选必然是以自动化与人工辅助的形式存在的。

当前,分拣机器人一般以并联机器人为主,也就是所谓的蜘蛛手,通常是四轴,也有六轴并联机器人。

包装

在食品饮料行业,分拣的动作一般以效率为第一要求,而难度系数同样较大的则是包装,要把零散的物品准确放置在包装袋或者包装箱内,这不仅考验机器人的灵活性和准确度,而且要求机器人具备视觉和可计算的功能。

产品包装一般有多种形式,根据物件的形状、材质、重量以及对洁净度的要求,包装程序较为复杂。目前包装这一工序的机器人主要有以下几种。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。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,然后送人指定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、啤酒等。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。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。

码垛

随着技术的进步和市场的需要,近年来,机器人码垛取代传统机械码垛已是发展趋势。并且由于国内企业的努力,国外码垛机器人在我国市场一统天下的局面已经打破。机器人码垛机是一种仿真人操作、自动操作、重复编程、在三维空间完成规定作业的设备,包括抓起和放置系统,能从一个或多个地点抓起一个或多个面袋,然后将它们放置到预先设置好的货盘上。码垛机器人具有很强的操作灵活性,一般位于生产线的后端,用来处理生产线上的物料,替代人工搬运码垛,不仅大大提高生产效率和产量,同时也节省了费用。

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,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。

目前欧、美、日的码垛机器人在码垛市场的占有率超过了90%,绝大数码垛作业由码垛机器人完成。从效率上说,码垛机器人不仅能承担高负重,而且速度和质量远远高于人工。以发那科目前四轴搬运机器人为例,根据负重的不同,分为160Kg、300Kg、450Kg、700Kg等型号。其在直线运动时可达到2500mm/s的最大运动速度;搬运能力最高能达到1500次/小时。从精度上看,每一台码垛机器人都有独立的控制系统,极大地保证了作业精度,且重复精度可达±0.5mm,完全可以满足物流码垛作业的定位要求;从稳定性上讲,目前最先进的码垛机器人已经达到5轴和6轴,通过相应的科学、合理的刚性机械本体设计,使得机器人本体不仅适应高负重、高频率的码垛作业,还能适应食品快餐行业分拣繁琐,灵活性高的作业要求。

搬运

搬运就是将包装好的产品运输到制定位置,通常这个位置离包装地点有一定距离,因此移动搬运机器人成为运输的好帮手。

AGV机器人是一种柔性化和智能化物流搬运机器人,在国外从50年代在仓储业开始使用,目前已经食品饮料企业得到普遍应用,尤其是乳品和饮料行业。通常,搬运作为包装的最后一个环节,主要连接成品和出货的环节,因此,搬运机器人的具有灵活性的特点。对于包装完成后的产品,搬运机器人完成了最后一公里的工作。

餐饮机器人

餐饮机器人作为AGV机器人的衍生与发展,正在开辟着全新的市场。2014年餐饮机器人成为行业发展的亮点,在各大城市屡上新闻报道。目前国内做餐饮机器人的企业约有十余家左右,具有代表性的企业有,上海惊鸿、深圳欧铠、沈阳新松、穿山甲机器人、昊海、中科诺晟、瓦瑞、普华灵动等。目前,餐饮机器人的售价不等,但均价在五万元及以内左右。

除了常见的在酒店或餐馆的送餐机器人,还有一些特殊应用的餐饮机器人,如刀削面机器人、炒菜机器人以及迎宾机器人等。

作为食品饮料行业一个在最终端表现的机器人形式,餐饮机器人近年来毁誉参半,部分机器人在全国各地的餐厅得到良好使用,也在吸引客源方面起到一定作用,但是也有部分机器人因为本身的性能和硬件原因得不到很好利用,甚至出现这样那样的问题,最终北市场淘汰。总体来说,餐饮机器人的未来发展不能仅仅依靠噱头,而是需要提高实实在在的功能和安全等级、智能化水平等,使得餐饮机器人在实际工作中有更多有效应用。

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