本课题设计的纸箱码垛机器人生产线是一个典型的机电一体化系统。机械产品设计是一项复杂而细致的工作，根据行业标准，机械产品的设计和开发基本包括以下几个阶段:决策阶段、设计阶段、试制阶段、定型生产阶段和持续改进阶段。对于设计者来说，定然是己经过了决策阶段，接下来会更加关注设计阶段。

某制造股份公司是领先的生产化妆品精美包装的厂家；以前，在该企业中，每个班次均需要由两名工作人员专门负责将纸箱堆放到货盘上。这项工作相当紧张，因为每个班次内必须传送多达 3000 个平均重量为 7 kg 的纸箱。为减轻工作人员的负担，该公司希望找到一种自动化解决方案。公司首先提出了几项主要要求：循环周期短、灵活性及操作简单。

实施措施/解决方案

       这项紧张的体力劳动现在由两台库卡机器人 KR 180 PA 来完成。每台机器人可以堆垛置于三个辊道上的货盘。为保证最佳的稳定性，KR 180 PA 还可放上纸板作为中间层。它们可将货盘堆放到 2.2 米的高度，这大约相当于五至六层。一旦货盘“装满”了，机器人控制系统就生成一个完成信号。接着，货盘就会向前滚动到一个接货站，在那里由一个横向往返车将其领走，并送至相邻的高架仓库。

    轴数 : 5
    负载 : 180kg
    工作区域 : 3195mm
    精度 : 0.06mm
    防护级别 : IP65
    版本 : 码垛版
    安装方式 : 落地
    本体重量 : 1093kg
    主要应用 : 上下料,物料搬运,包装,码垛
    能耗 : N/A

　　纸箱尺寸有 70 种，且堆垛也有大约 15 种不同的方式；所以，为减轻工作负担，库卡控制面板上设计了一个扩展操作区。为此在机器人编程界面上设计了一个客户专有的应用界面，该界面可以简化设备操作以及在出现故障时为相应的工作人员提供支持。操作者无需太多的编程知识就可以创建所需的堆垛模式，并且根据不同要求调出相应的模式。同时应用软件 PalletTech 也为减少编程工作做出了极大贡献，该软件能够计算出最佳的堆垛方式。

系统组成：
-两台库卡码垛机器人 KR 180 PA
-两台以 PC 为基础的机器人控制系统 KR C2，包括带视窗操作界面的控制面板
-两个吸头夹持器
-将纸箱从自动封箱装置内传送过来的输送装置标签
-将纸箱送走的输送装置，包括转台及高架仓库内的缓冲段
-三个空货盘分配器
-使用两台 Soft PLC（PLC 控制器）的设备控制系统
-无需附加硬件，可通过库卡控制面板进行编程
-分散型控制结构，通过 ASI 总线传输数据

结果/成效

灵活性
　　由于每个班次需要传送的纸箱大小至少要变换两次，所以 Cartondruck 公司决定使用 KR 180 PA 而非另一种龙门架式机器人，后者的灵活性较小且在更换时动作缓慢。码垛机器人的灵活性也要归功于吸头夹持器，该夹持器被设计为可以承担 25 kg 的重量且适用于面积为 150 x 380 mm 至 380 x 500 mm 的纸箱。跟机械夹持器相比，这种夹持器还可以避免损伤到造价昂贵的折叠盒。
速度
　　假设每小时需要堆垛 600 个纸箱，Cartondruck 公司要求每台机器人的循环时间为十二秒。由于每台 KR 180 PA 具有高达每小时 1800 的堆垛循环，因此它完全能够满足这个要求。
经济效益
　　“码垛专家” KR 180 PA 是一种带有第五根被动轴的 4 轴机器人，其特有的、FEM 最优化的运动结构能够保证堆垛流程有效率的进行以及堆垛工艺的经济效益。由于具有较小的惯性力矩，它由碳纤维复合材料 CFK 制成的手臂具有很高的加速值。尽管手臂是轻型结构，但是它具有非常高的刚性；KR 180 PA 可以将 180 kg 重的物体堆垛到 3000 mm 高的地方。
　　总之，这种自动化解决方案更加经济，因为相对人工传送来说，机器人出现的错误概率最小。