智能分配是機器人多機聯動作業的必由之路

首先我們先來了解一條標準顆粒帶包裝線是如何作業？

傳統的顆粒袋包裝產線，從原材料輸入端到成品盒輸出端分為“前包”和“后包”兩個階段。

“前包”完成從原散粉材料到裝袋后小包的包裝工作，位于正壓無菌室，一般由多列機或多臺單列機組成。“后包”完成由小包到成盒或成箱的包裝工作，位于常溫室內，由于產品包裝形式、尺寸多樣化，通常由人工在裝盒機前端將散袋物料整理成排，后整排放入擋板輸送線中，最后經自動推入式裝盒機完成裝盒，輸出成品。

（顆粒袋裝盒線）
 

阿童木機器人將顆粒袋入槽環節作為切入點，結合多年深耕與輕小、散亂物料的技術積累，已經完成從裝袋機到裝盒機的無縫、無人化銜接。將人工理料效率短板補齊，為企業提升產能、提高收益打下基礎。

第一：基本構成的明確

傳統構型的并聯自動化裝槽單元主要由工業相機、機器人控制器、機器人執行本體、物料輸送線、料槽輸送線，旋轉編碼器、料槽檢測傳感器組成。
 

（基本作業單元）

物料進入視覺區域后，視覺通過拍照采集物料初始位置坐標，編碼器通過貼合輸送帶帶面滾動的滾輪記錄位置位移；之后機器人控制器通過采集以上兩個信息計算出物料此時所處具體位置坐標位置；當物料進入所設定工作區域后，發出抓取指令；抓取完成后，控制器通過料槽檢測傳感器信號得知此時位于工作空間內的料槽是否為空槽，并發出放置與否的指令，完成物料入槽。我們稱此為一個基本作業單元。
 

（流程圖）

但是為了減少出料口提高單條輸送線產能，，同時提高單位時間產能，企業在實際生產中往往是多臺包裝機物料匯集至同一出料口，出料速度一般大于400袋/min。而且近幾年隨著技術進步，單臺包裝機的產能程上升趨勢。
 

第二：問題導向是技術升級的驅動力

在技術創新的探索上，我們阿童木機器人針對單臺包裝機產能提升的趨勢高速密集來料的生產特點，提出打造多臺機器人聯動協作分揀作業。即通過串聯的形式進行布局，綜合多臺機器人產能，完成高速生產。

然而從實際項目的反饋中我們得知，多機聯動并非簡單的加法，其存在諸如：物料分配，料槽分配，速度分配，等壽命運行等諸多問題。

如何解決這些問題？怎樣實現多機聯動效率的最大化？

我們遵循“問題導向、整體規劃、分布實施、重點突破”。對多聯機協作分揀作業來說，在實際項目應用中仍然遇到多重問題，對于如何最大化發揮其性能，取決于我們在實際應用過程與研發中探索出一套完善的解決方案，將長期積累的經驗轉化為數據。

通過分析與測試，我們總結出三種常用的串聯形式：基本型串聯、主從型串聯、智能分配型串聯。
 

1、基本型串聯

1. 多機聯動的基本應用形式為多個基本作業單元的簡單串聯。

2. 多個基本單元的串聯為此應用的基本形式。

3. 每個單元擁有各自獨立的機器人視覺、控制器、執行本體，編碼器、料槽傳感器等。

4. 各個單元之間無聯動通訊，彼此獨立。
    

2、主從型串聯

1. 主從型串聯，也稱為“漏斗型串聯”。

2. 多臺機器人由一臺控制器控制，單條來料入槽線視覺編碼系統同樣采用一套即可。

3. 物料信息經過視覺后統一采集并發送至首臺機器人做最大化處理，之后每臺機器人依據自身產能極限做最大化處理，而后依次減少，最后一臺同樣位于“撿漏”狀態。

4. 其優勢是大幅縮減了控制器與視覺的數量，為企業控制節約成本。
    

上述兩種方式，在抓取時，第一臺接收并處理的物料多而密集，最后一臺僅處理最后剩余的少數物料；入槽時，每臺機器人只要遇到空槽便會放置，沒有統一的上層規劃。

從而導致：

1、機器人負荷存在差異，并且隨著臺數增多首臺與末臺差異會越來越大。在使用比較長的時間后，首臺一直處于滿負荷運行，會最先到達壽命上限。而末臺則一直處于沒有充分發揮性能的狀態，并沒有充分發揮所有機器人的性能。

2、入槽時，多臺機器人之間沒有統籌規劃，只遵循“空槽即放”的原則，實際運行中會出現某臺機器人長期無槽可放而另一臺則是滿負荷運行處理不完來料的情況，同樣會出現負荷分匹配不均一而造成的漏料問題。

面對多機聯動臺聯機作業探索中存在的困惑，阿童木機器人依托對行業的深入洞察，快速找到原因，切實提出解決方案，不斷進行驗證、反饋、修正過程的完善，為企業量身定制可行的智能分配解決方案，助力企業實現產線的全面自動化
 

第三：智能分配解決方案助力提升企業產能效率

智能分配解決方案是指：物料由視覺采集后，通過分析來料密度，將物料近似平均地合理分配給多臺機器人進行抓取，盡可能保證等壽命原則。且事先對空槽進行編號，物料分配過后根據每臺機器人所得數量，智能分配給每臺機器人特定編號的空槽進行放置。通過料槽分配算法的優化，可以保證每次抓取后等待放置的時間盡可能短，從而避免等槽的情況。
 

針對顆粒袋包裝行業的特點，智能化分配解決方案帶來的主要價值集中體現在一以下下幾個方面：

更加靈活和柔性臺數相同情況下實現更高的產能；

更高的質量和安全性長時間運行下保證更好的穩定性；

實現產能提升高速工況下擁有更長的使用壽命。

假設四臺單列機供料，每臺理論出料速度為140包/min，實際綜合產能520包/min，配置4臺機器人抓放單元，由一套視覺、控制器、傳感系統驅動。每臺機器人抓放能力上限為160包/min。

生產過程中前端視覺在收集物料信息并由控制器計算來料速度后，分配給前三臺機器人平均每臺140包/min的物料；最后一臺則位于“撿漏”狀態，不做限制，正常狀態下處理100包/min，如果前端出現故障，或短時間產能增加，也可以及時進行機能補充。

當前端包裝機停機一臺，整體產能下降到380包/min的時候，系統會自動更改分配數量，平均降低前三臺機器人的速度至100包/min。同時入槽策略自動完成適配，實現整體智能調整。

綜上，在主從型串聯的硬件條件下，通過控制器內算法的優化，即保證了每臺機器人的等壽命的運行，避免了滿負荷運行時出現的各類bug、硬件損壞等問題，提高穩定性和壽命；同時最大程度的消減了抓放過程中的等待時間，充分發揮每臺機器人的性能，最大程度的提高了綜合速率。極大提升了多臺聯動下機器人的運行效率。
 

阿童木機器人一直致力于從實際項目使用中提煉功能需求，并使之完善化、易用化。目前，智能分配功能塊加入自主研發控制器Atom Motion，；界面直觀，操作簡單，通過更改輸入參數可方便的適配當前產線的生產流程，避免用戶使用中繁瑣的編程過程。

（實時物料顯示狀態）

（調整比列顯示狀態）

對于阿童木而言，”用技術解放雙手，依靠過硬的產品和極致的服務長久立足于市場，通過持續創新改變世界”時刻激勵著我們在持續探索的道路上，堅定前行。