用于仓储物流的工业机器人码垛算法

张 涛

上海发那科机器人有限公司 上海 201906

1 研究背景

在现代工业物流自动化领域中，使用机器人来进行码垛装箱、拆垛搬运已经成为一种高效、快捷的方式［1-4］。机器人技术的应用［5-6］是企业间相互竞争和未来发展的重要因素，托盘码垛技术已成为高效物流的关键技术之一。

对于托盘码垛技术，国内外学者进行了大量研究［7-9］，但大多集中在单一尺寸物料方面，而对于多尺寸物料的场景，虽也有少部分研究［10-12］，但模型却较为简单，使用条件有限。笔者结合实际物流自动化领域码垛应用的需要，从新的角度对机器人混箱码垛问题展开探讨。针对多货品不同尺寸的混箱码垛场景，基于各种箱子和托盘的尺寸，设计了一种工业机器人码垛算法，能分析出最佳的码垛序列。

2 混箱码垛问题

2.1 混箱码垛定义

混箱码垛指面对多个尺寸不同的箱子，需要计算出如何选择最多的箱子码放在固定的托盘上，并保证码垛整齐。码垛工作将由工业机器人来完成。

定义一个托盘，其长度为L，宽度为W，需要在托盘上尽可能多地摆放各种不同尺寸的箱子。以某电商的托盘为例，其长度固定为1 200 mm，宽度为1 000 mm，托盘自身高150 mm，可摆放的最大高度为1 350 mm。所有箱子的长宽尺寸在200 mm×200 mm至600 mm×600 mm的范围内，高度不确定。

所有可抓取箱子的尺寸通过上位机传给机器人，机器人根据所有箱子的尺寸，完成垛型的规划，并进行码垛。

2.2 混箱码垛约束条件

为了实现将尽可能多的箱子搬运至托盘内，在算法设计时，需满足以下约束条件：