楚嘉

在各种包装方式中，纸箱自动装卸车解决方案的市场需求最大，技术难度也最高。 作为国内饮料行业的代表企业之一，娃哈哈在上下料自动化技术领域积极探索并取得实质性突破。 本文结合食品饮料行业的物流特点，介绍了国内外自动化纸箱装卸车解决方案的发展现状，通过应用案例展示了自动装卸系统的运行流程，并简要分析了其技术原理。自动装卸车系统的难点及发展方向

大众娱乐1、食品饮料行业的物流特点及装卸自动化需求

作为快速消费品行业的重要分支，食品饮料行业的物流特点大致可以概括为：产品出货量和卸货量非常大，通常单个货物的装卸量工厂每天可以达到几万甚至几十万箱； 通常采用瓦楞纸箱或薄膜包裹包装。 彼此之间的摩擦力相对较小。 运输过程中容易晃动、挤压。 需要优化堆放布置，或者通过增加辅助防护措施来提高堆放稳定性。 型号种类繁多，尺寸各异。 ，难以实现自动化； 目前，大多数企业仍采用人工装卸，劳动强度较大。 企业存在招工难、人工装卸成本高等问题。 因此，如何高效地进行大批量装卸，避免产品损坏和变形，对于食品饮料生产企业来说非常重要，是急需解决的行业问题。

单从物流作业角度来看，大批量、高效率的装卸作业最简单的形式是托盘化整体装卸，即将产品从生产线搬运、装车、运输、卸载到客户手中。 始终将其放在托盘上，并使用叉车和其他设备运输托盘货物。 这种方式确实已经被一些大型物流公司广泛采用，甚至通过使用RFID等技术实现了托盘和产品的追踪。 然而，这一计划在食品饮料行业的实施却存在诸多困难。 主要原因如下：

首先，客户地域分布极其分散。 托盘的及时回收存在诸多困难。 自营回收成本太高。 依托托盘物流产业链的企业存在市场不成熟、托盘供应不及时等问题。 二、循环托盘的材质在工艺、外观上存在差异，只有部分能与仓储系统和自动装卸系统配合使用，这也增加了运输车辆上货物整齐堆放的难度； 第三，托盘的使用减少了车辆装载量，并且为了保证结构稳定性，整堆产品需要用薄膜包裹，进一步增加了物流成本。

鉴于上述原因，食品饮料企业对无托盘装卸技术仍有很大需求。 可以预见，在未来相当长的一段时间内，托盘化一体化装卸还无法完全取代无托盘装卸。 这两种装卸技术对应的解决方案将长期共存。

大众娱乐了解并掌握更多的自动化装卸解决方案，将有助于企业因地制宜选择合适的解决方案。 为此，本文对国内外自动化纸箱装卸车解决方案的发展现状和未来发展趋势进行了概述和简要分析，并介绍了国内饮料行业代表性企业娃哈哈在自动化装卸车解决方案方面的探索。装卸自动化领域。

2、自动装卸车解决方案分析

食品和饮料行业的自动装卸卡车解决方案可以按多种方式分类。 例如，根据车辆形式的不同，现有技术方案可分为：敞篷装卸和厢式装卸； 根据装卸产品的粒度可分为多堆装卸、单堆装卸、整排装卸和单箱装卸。 ETC。; 按是否运输托盘可分为托盘装卸和无托盘装卸； 按使用的机器人大众娱乐类型可分为固定式多级伸缩臂、移动式多级伸缩臂、移动式直角关节臂等； 根据末端工具形式，可分为吸盘、夹具、推板和滑板带等。本文仅介绍三种应用场景。

1、可转换装卸的大型桁架机器人装载解决方案

它与敞篷车上软袋的装卸有很大不同，后者在石化、粮食等行业更为常见。 虽然大型桁架机器人或龙门机器人也常用于食品饮料行业，但由于纸箱不适合像软袋那样自由落体，因此更倾向于使用专用机器人。 夹具可处理成堆或成排的货物。 典型的系统结构如图1所示，主要采用三坐标桁架机器人结构，并配备末端执行器抓手。 在完成相对缓慢且准确的定位后，夹具将在指定位置对整堆或整排产品进行编码。 一起。 由于整机成本较高，敞篷车单箱装卸很少采用。 对于装载效率要求不高的企业，使用长导轨的关节式机械臂也是一种选择。 娃哈哈、常州金石、美国赛奇等公司的产品就是典型的解决方案。

2、各类货车装卸机器人解决方案

大众娱乐厢式货车装卸解决方案主要分为伸缩滑板带解决方案、伸缩臂解决方案和移动机器人解决方案。

伸缩滑板带解决方案（典型方案如图2a所示）通常先将托盘移走，将产品堆放或码垛成与车厢宽度一致的堆垛形状，然后将整堆产品输送到车厢内部。马车。 其运输的基本原理是：滑板在车厢的地板上滑动，下面通常有支撑轮来承受载荷并减少阻力； 货物运输到位后，滑板后退，同时皮带向前移动，使整个堆垛不动，即可将滑板拉出。 后退。 典型的解决方案提供商包括荷兰Ancra公司、美国Actiw公司、娃哈哈、上海Wardy等。 其中，Ancra公司、Actiw公司等的自动化整体装卸解决方案，可以实现整车一次堆垛、一次装车，达到最高效率。 Ancra 开发了集装箱卡车和仓库之间无缝连接的标准化解决方案。 它将车箱内气动升降的滚轮、轨道或链条等输送装置连接到仓库内的货物运输轨道上，自动输送仓库内预先堆放的产品。 装入卡车实现整体装卸。

大众娱乐伸缩臂解决方案最常见的形式（典型的解决方案如图2d所示）是剪刀式输送装置加端部推拉机构或滑带机构。 丹麦的FFL-4C产品采用桁架结构打造超长直线推动机构（平面结构如图2c所示），有利于提高定位精度和作业效率。

机器人方案（典型方案如图2b所示）因其生产部署方便、对车厢尺寸适应性强、智能化程度高等优点电动托盘搬运车维护，近年来受到越来越多的关注，拥有数量最多的机器人方案。的相应专利。 目前比较知名的两个解决方案是常林托盘的机器人和常林托盘的深蓝机器人。 日本木进以及国内浙江微通、安徽擎天、山东蓝箭等公司也开展了同类产品的研发。 该公司结合库卡关节机械臂、第七轴和履带式移动底盘，实现末端大规模定位，完成卡车自动装卸。 荷兰Copal公司推出的自动卸料机械臂采用独特的配置，卸料效率高。 但由于该公司专注于卸载应用，因此在自动加载方面并未得到推广。

为了解决深蓝机器人鹅颈平台臂长、振动抑制困难的问题，常林托盘采用碳纤维材料制作桁架式臂，以减轻重量。 国内的合肥泰禾、苏州奥坤、哈尔滨博时等公司都提出了将机器人操作单元放在前面的解决方案。 例如合肥泰禾的两级装载机、哈尔滨博士的麦克纳姆轮移动平台解决方案等。但这些解决方案都相对复杂，适应性仍需提高。

大众娱乐3、不确定场景的半自动装卸车解决方案

大众娱乐上述全自动装卸车解决方案可以覆盖大部分应用场景，但现阶段半自动装卸车解决方案仍有一定的市场需求。 特别是半自动装卸车设备成本较低，维护简单，对现场条件要求较低，设备故障较少。 易于维修等优点。 因此，仍有必要研究和推广高效的半自动装卸卡车解决方案。 其中比较知名的解决方案之一是常林托盘早在1967年就推出的伸缩式输送带。在经典产品的基础上，公司进一步推出了多种选件，如液压变桨单元、铰接式前输送带、输送带等。前传送带上设有上、下、左、右调节按钮。 据统计，搬运效率可提高30%，工作强度可降低70%。

在典型的自动装卸卡车系统中，除了核心的装卸机器人外，通常还涉及多个辅助系统。 其中，车厢扫描系统最为重要。 其功能是当货运车辆进入指定停车位置时，使用机器视觉技术或激光雷达。 该技术提取车厢的坐标位置和车厢的空间参数，并将数据提供给智能装载控制系统。 上述机器人和深蓝机器人都使用了跟随机器人运动的测量杆，测量杆上安装了激光雷达和工业相机/工业3D相机。 近年来，随着激光雷达和工业3D相机成本的快速下降，以及耐环境光性能的提高，实时车厢扫描测量的技术研发难度大大降低。 激光雷达和工业3D相机已逐渐成为各种自动装卸卡车系统的组成部分。 基本配置。

3. 申请状态

常林已经码垛了大型桁架式可转换装载机器人和具有多级伸缩输送机构的厢式装载机器人。 下面结合案例简单介绍一下其操作流程和应用效果。

大众娱乐在敞篷装载方面，娃哈哈先后研发了有效载荷300kg的小型桁架式装载机器人和窄跨度龙门装载机器人，并进一步开发和部署了有效载荷2t的大型桁架式装载机器人。横向跨度12m。 该机器人（如图4所示）有效满足了生产基地每日10万箱以上的出货需求。

在厢式装车方面，娃哈哈同时设计了滑板带方案和伸缩臂设计来实现整车一次性装车，最终选择了多级伸缩输送机方案来实施，既控制了成本，又实现了整车一次性装车。预期成绩。 。 该方案已在娃哈哈部分分店进行测试和推广。

大型桁架式装载机器人采用整堆抓取装载方式，以四自由度桁架机器人为主体，实现空间运输的功能。 智能自动装车工作站主要包括：桁架机器人、整堆抓取器、整堆输送系统、托盘（铲板）分拣回收系统、小车扫描系统、装车计划及排布规划软件、小件补充装车设备或人工工作站、其中，整体码垛输送系统具有卸垛和重新码垛能力，实现托盘与产品的分离； 桁架机器人末端的全栈抓取器根据小车扫描系统返回的车体测量信息进行移动，全栈抓取器还安装了多个监控摄像头和接触式伸缩杆，保证可靠性和定位精度。

智能自动装载工作站的运行流程如图5所示，限于篇幅电动托盘搬运车维护，具体细节不再赘述。

4、技术难点

食品饮料行业自动装卸车技术经过近几年的快速发展，许多解决方案已经落地，但仍存在多项技术难点，制约了相关设备的推广应用。 主要技术难点如下：

大众娱乐1、复杂工况下的车厢扫描系统及智能规划算法

理想的车厢扫描系统需要能够对各种车厢的视觉和点云信息进行语义识别和精确测量，对单箱/整排/整堆的位置和尺寸进行单次甚至实时测量。待装卸的产品。 ，根据小车、机器人和产品的相对位置来规划机器人动作，并最好地预测最终的操作精度。 实际应用中需要考虑车身振动、机器人本体振动、视觉传感器振动、机器人末端执行器及产品抖动、视觉传感器视角范围、视线遮挡、环境光影响、人员移动等因素考虑设计一套能够满足复杂任务需要的设备。 当前情况下的客舱扫描系统是相当具有挑战性的。

2、厢式装车机器人机械臂轻量化设计及振动抑制技术

例如，鹅颈平台有一个长臂。 既要保证刚性又要减轻重量。 目前仅从结构设计和材料选择方面很难彻底解决端振问题。 需要从振动模态分析、结构阻尼设计、主动或被动振动抑制等方面进行更深入的技术研究。

五、发展方向

大众娱乐笔者认为，食品饮料行业自动装卸车解决方案主要有两个发展方向：

大众娱乐首先，对于大型桁架机器人，主要发展方向是低成本改造和多桁架机器人升级。 例如，在大钢梁上安装多对窄跨度导轨，采用轮轨代替高精度导轨滑块，横梁和吊装结构件采用桁架结构代替箱架结构等。每对窄跨轨道上的桁架机器人可以独立装卸卡车，从而提高吞吐量。

大众娱乐其次，对于中小型机器人，主要发展方向是数字孪生、远程控制操作和AI自学习。 例如，通过虚拟环境和物理环境中操作场景的高保真映射，可以提前充分测试装载机器人的适应性，加速产品开发和现场部署； 远程控制操作硬件通过5G通信技术实时传输现场视觉和接触力等信息。 当出现意外工况或产品装卸困难时，从自动模式切换到远程控制模式，减少停机时间； 通过AI自学习，不断提高机器人和智能装卸系统的智能化水平，最终实现装卸。 配送过程完全无人化。