在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)體系中,碼垛機(jī)器人作為物料倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)的核心裝備,承擔(dān)著將離散物料按預(yù)設(shè)規(guī)則精準(zhǔn)堆疊至托盤(pán)、貨架或周轉(zhuǎn)容器的關(guān)鍵任務(wù),其應(yīng)用可顯著提升倉(cāng)儲(chǔ)空間利用率、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度并保障作業(yè)流程的標(biāo)準(zhǔn)化與穩(wěn)定性。碼垛機(jī)器人的分類(lèi)需基于機(jī)械結(jié)構(gòu)、功能形態(tài)、應(yīng)用場(chǎng)景等核心技術(shù)維度進(jìn)行系統(tǒng)性劃分,以下結(jié)合行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程應(yīng)用實(shí)踐展開(kāi)專(zhuān)業(yè)解析。

一、按機(jī)械結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)(核心技術(shù)分類(lèi)維度)
機(jī)械結(jié)構(gòu)直接決定碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度、負(fù)載能力、作業(yè)空間及軌跡靈活性,是選型設(shè)計(jì)的首要依據(jù)。
1. 關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人
采用串聯(lián)多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),主流為 4 軸、6 軸兩種構(gòu)型,基于示教編程或離線編程實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。
·4 軸機(jī)型由腰轉(zhuǎn)、肩擺、肘擺、腕轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成,結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、負(fù)載冗余度高(常規(guī)負(fù)載 50-300kg),適用于重型物料的高效碼垛;
·6 軸機(jī)型在 4 軸基礎(chǔ)上增加腕部俯仰、橫擺關(guān)節(jié),運(yùn)動(dòng)靈活性極強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)空間復(fù)雜軌跡運(yùn)動(dòng),適配異形物料、不規(guī)則垛型的精準(zhǔn)堆疊,廣泛應(yīng)用于多品種、小批量柔性生產(chǎn)場(chǎng)景。
2. 直角坐標(biāo)式碼垛機(jī)器人
基于笛卡爾坐標(biāo)系構(gòu)建,由立柱、X/Y/Z 向線性模組及末端抓手組成,通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠或同步帶實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。
其核心優(yōu)勢(shì)為結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)、定位精度高(重復(fù)定位精度 ±0.1mm 以?xún)?nèi))、維護(hù)成本低,負(fù)載能力可覆蓋 5-500kg,尤其適合規(guī)則形狀物料(如紙箱、板材、周轉(zhuǎn)箱)的大批量固定工位碼垛,在重型機(jī)械、建材等行業(yè)應(yīng)用廣泛。
3. 龍門(mén)式碼垛機(jī)器人
采用龍門(mén)架式支撐結(jié)構(gòu),將 4 軸 / 6 軸工業(yè)機(jī)器人或?qū)S脵C(jī)械臂集成于橫梁導(dǎo)軌上,可實(shí)現(xiàn) X/Y 向大范圍移動(dòng)。
該類(lèi)型機(jī)器人作業(yè)空間開(kāi)闊(覆蓋面積可達(dá)數(shù)十平方米),負(fù)載能力強(qiáng)(常規(guī)負(fù)載 100-1000kg),穩(wěn)定性?xún)?yōu)異,適合重型、超大尺寸物料的跨工位碼垛,常見(jiàn)于汽車(chē)零部件、大型設(shè)備配件等生產(chǎn)場(chǎng)景。
4. 并聯(lián)式(Delta)碼垛機(jī)器人
由固定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)及 3-4 組平行連桿構(gòu)成,采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)傳動(dòng),具有運(yùn)動(dòng)速度快(空載最大速度可達(dá) 5m/s)、加速度大(可達(dá) 50m/s2)、重復(fù)定位精度高(±0.05mm)的特點(diǎn)。但負(fù)載能力較弱(常規(guī)負(fù)載≤10kg),作業(yè)空間呈倒錐形,主要適用于輕小型物料(如零食包裝、醫(yī)藥制劑、電子元件盒)的高速分揀碼垛,節(jié)拍可達(dá) 120-200 次 / 分鐘。

二、按功能形態(tài)與集成方式分類(lèi)
功能形態(tài)體現(xiàn)機(jī)器人的作業(yè)模式及與生產(chǎn)系統(tǒng)的集成能力,直接關(guān)聯(lián)自動(dòng)化生產(chǎn)線的整體效率。
1. 機(jī)械式碼垛機(jī)器人
以多關(guān)節(jié)機(jī)械臂為核心執(zhí)行機(jī)構(gòu),包含 4 軸 / 6 軸工業(yè)機(jī)器人、SCARA 機(jī)器人等構(gòu)型。
通過(guò)搭載定制化夾具(吸盤(pán)、夾爪、磁吸等),可適配不同形狀、尺寸、材質(zhì)的物料,具備較強(qiáng)的通用性和場(chǎng)景適應(yīng)性,是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的碼垛機(jī)器人類(lèi)型。
2. AGV 集成型碼垛機(jī)器人
由碼垛機(jī)械臂與自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV)集成構(gòu)成,通過(guò)激光、視覺(jué)或磁導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)全流程自主移動(dòng)??赏黄乒潭üの幌拗?,完成物料抓取、碼垛、托盤(pán)轉(zhuǎn)運(yùn)、入庫(kù)等一體化作業(yè),適用于大型倉(cāng)庫(kù)、柔性生產(chǎn)線等大范圍、多工位的碼垛場(chǎng)景,是智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心組成部分。
3. 協(xié)作式碼垛機(jī)器人
基于人機(jī)協(xié)作安全技術(shù)(力控傳感、碰撞檢測(cè)、安全監(jiān)控)設(shè)計(jì),可在無(wú)安全圍欄或半圍欄環(huán)境下與操作人員協(xié)同作業(yè)。其運(yùn)動(dòng)速度可控、碰撞力閾值低(通常≤150N),兼具靈活性與安全性,適合小批量、多品種物料的柔性碼垛,尤其適用于生產(chǎn)空間受限、需要人工輔助干預(yù)的場(chǎng)景。

三、按應(yīng)用場(chǎng)景與作業(yè)范圍分類(lèi)
應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)需結(jié)合作業(yè)空間、物料特性、生產(chǎn)節(jié)拍等實(shí)際需求,體現(xiàn)機(jī)器人的工程適配能力。
1. 固定型碼垛機(jī)器人
安裝于固定基座上,作業(yè)范圍局限于預(yù)設(shè)空間內(nèi),包括 4 軸 / 6 軸工業(yè)機(jī)器人、SCARA 機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等類(lèi)型。其優(yōu)勢(shì)為響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)精度高,適合大批量、同規(guī)格物料的連續(xù)碼垛,可實(shí)現(xiàn)單機(jī)或多機(jī)聯(lián)動(dòng)作業(yè),在食品飲料、電子制造、化工等流水線生產(chǎn)中應(yīng)用普遍。
2. 移動(dòng)型碼垛機(jī)器人
· AGV式碼垛機(jī)器人:依托 AGV的自主移動(dòng)能力,適配地面平整、作業(yè)范圍廣的場(chǎng)景,可靈活切換碼垛工位,適合多生產(chǎn)線共用一臺(tái)碼垛設(shè)備的柔性生產(chǎn)模式。
· 地軌式碼垛機(jī)器人:將 4 軸/6軸工業(yè)機(jī)器人加裝地軌作為外部軸,通過(guò)地軌擴(kuò)展機(jī)器人的水平作業(yè)范圍(地軌長(zhǎng)度可定制至數(shù)十米),運(yùn)動(dòng)精度高,適合長(zhǎng)距離、多工位的連續(xù)碼垛作業(yè)。
· 移動(dòng)式直角坐標(biāo)碼垛機(jī):將直角坐標(biāo)機(jī)械臂與移動(dòng)平臺(tái)集成,保留直角坐標(biāo)機(jī)器人剛性強(qiáng)、精度高的優(yōu)勢(shì),同時(shí)具備一定的移動(dòng)能力,適合中等范圍、規(guī)則物料的碼垛需求。
· 移動(dòng)式龍門(mén)碼垛機(jī)器人:龍門(mén)架與移動(dòng)底盤(pán)集成,可實(shí)現(xiàn)大范圍、重型物料的移動(dòng)碼垛,兼顧作業(yè)空間與負(fù)載能力,適用于大型零部件、重型包裝物料的倉(cāng)儲(chǔ)碼垛。







