在很多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，用機器人來完成一些生產(chǎn)工序，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成本，更能提高產(chǎn)品質量。例如在ESTEE LAUDER公司的唇膏生產(chǎn)過程中，要把唇膏和外殼從拖盤中取出，再把唇膏整潔準確地裝入殼內，并蓋好蓋及擰緊，最后把成品唇膏放入另一拖盤中。還有在許多手機生產(chǎn)過程中，在一個托盤上整齊地放置一些裝有手機外殼、印刷電路板、用塑料袋包裝好的顯示部件。機器手爪把它們一個一個地抓取到傳送帶上，以便進行下一步處理，并在最后把已經(jīng)空的托盤搬到空托盤摞上。這類碼垛機器人被廣泛應用在醫(yī)藥、包裝、儀表裝配、繼電器生產(chǎn)等眾多行業(yè)，因其結構和工作原理非常類似，而且都以直角坐標機器人為基礎，所以本文先簡介直角坐標機器人，再介紹標準碼垛機器人及一應用案例。

一，直角坐標機器人
直角坐標機器人主要由幾個直線運動軸組成，通常分別對應直角坐標系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角，通常X軸和Y軸是水平面內運動軸，Z軸是上下運動軸。直角坐標機器人的核心部件是直線運動軸，它是由精制鋁型材、齒形帶、直線運動導軌和伺服電機等組成。單根運動軸標準最大行程為5600mm，負載1~200公斤，定位精度0.05mm，最高運動速度8米/秒。按照具體應用對定位精度，有效行程，運行速度和負載大小，運動方式等來選擇相應的導軌，并組合成相應形式的多維機器人來完成特定的任務。按其結構形式有30多種二維和三維機器人，還可以在Z軸上加上一個或兩個旋轉軸，構成四維和五維機器人。 多臺直角坐標機器人按特定的組合構成，同步完成特定的任務。碼垛機器人是最常見的組合，針對不同的應用形成多種標準形式的碼垛機器人。

二 碼垛機器人結構 德國百格拉公司在20年的應用中形成了一些標準化系列碼垛機器人。這類碼垛機器人主要用于在自動化生產(chǎn)過程中執(zhí)行大批量工件的搬運，加工處理及轉移等任務。每個碼垛機器人有兩摞或三摞托盤，每摞托盤的數(shù)量和尺寸隨應用而定。下面以WMS型機器人為例來加于分析和介紹。
圖1中，A摞托盤中最上層的那個托盤被抬起并移動到水平位置，此時托盤及部件的裝載或卸載位置可以通過自由編程來實現(xiàn)，一個托盤里的工件處理后被放回原處，當然也可以放到另一位置。下面描述其原理性工作過程，首先用傳送帶或手推車把一摞托盤送到A位置，A摞托盤存放要處理的工件。通過工裝使A摞托盤精確定位，手爪（Gripper）在導軌Y軸的帶動下下降到最上面拖盤位置，手爪合抓緊拖盤，然后升高到固定高度后停止。此時由另外一臺2維XZ軸機器人對托盤里的工件進行處理。 通常是取出工件到另一個工作位置上進一步處理，處理完畢后再放回拖盤里原來的位置。 待整個拖盤里的工件全處理完后，這時導軌X軸移動，將處理完的托盤送到B摞托盤位置，下降后放開B摞托盤最上面，然后原路返回，去抓取A摞托盤下一個待處理的托盤。從第一個托盤被處理完畢，然后送到B處，返回，再到A處抓取第二個待處理的托盤，上升到對其可以進行處理的位置，這個過程就是拖盤交換過程，用時要小于10秒。整個過程可以對導軌X軸、Y軸的運行速度、加速度進行設置，降低導軌X軸、Y軸的運行時間，以提高效率，同時還可沿導軌X方向安裝傳輸帶，組成流水線模式，從而大大提高生產(chǎn)效率。為圖1配套的二維機器人由一個X軸和一個Z軸組成，簡稱XZ機器人。在XZ機器人工作中，碼垛機器人的X軸要配合其工作。XZ機器人僅可以抓取一排或幾排工件，每抓完一排或幾排工件，碼垛機器人的X軸就要移動，使XZ機器人僅可以抓取另一排或另幾排工件。如此重復到抓取完整個拖盤的工件。