KUKA 力覺感知應用：Tray 盤取放堆疊自動化

前言

在自動化產線中，Tray 盤取放堆疊是常見的作業需求。挑戰在於：取料時料盤深度不斷下降，放料時堆疊高度持續上升。傳統方案需要複雜的計數與計算邏輯，且容易因誤差累積而失敗。

本文介紹我們開發的 Tray 盤堆疊系統，利用 KUKA 力覺感知技術，實現雙向深度感測：取料時自動偵測來料深度，放料時自動偵測堆疊高度，完全無需視覺系統或其他感測器。

力覺感知技術系列：

系統展示影片

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論壇專案介紹

應用場景

挑戰

Tray 盤作業問題：

取料階段
- 工件在來料料盤中的堆疊高度不固定
- 每次取料後，堆疊高度下降
- 需要精確定位才能吸取
放料階段
- 需要堆疊至現有高度之上
- 堆疊高度持續變化
- 需要即時感測當前高度

傳統方案限制：

計數法：容易因誤差累積而失敗
視覺系統：成本高、需要額外校正
固定高度：無法適應堆疊變化

解決方案

雙向力覺感知流程

【取料流程】
1. 移動至來料料盤上方
   ↓
2. 力覺感知偵測來料深度
   ↓
3. 精確吸取工件
   ↓

【放料流程】
4. 移動至堆疊料盤上方
   ↓
5. 力覺感知偵測當前堆疊高度
   ↓
6. 在現有高度上方放置工件
   ↓
7. 更新堆疊高度記錄
   ↓
8. 重複取放流程

技術原理

雙向深度感測：

取料深度感測（同 PCB 深度感測）
- 吸嘴緩慢下壓
- 偵測接觸到工件表面（3-5N 接觸力）
- 記錄來料深度
堆疊高度感測
- 吸嘴緩慢下降
- 偵測接觸到堆疊頂部（5-9N 接觸力）
- 記錄堆疊高度
- 在此高度之上放置工件

自動適應：

取料與放料都能自動適應高度變化
無需計數或計算
無誤差累積問題

系統規格

硬體配置

元件	規格
機器手臂	KUKA KR 6 R700
控制器	KR C4 Compact Controller
力覺感測	KUKA 關節扭力感測（無外掛 sensor）
末端工具	真空吸嘴

性能指標

最小感測力量：~9N (KR6)
Sensing Update Rate：< 20ms
軸向感知：XYZABC 軸向力覺感知
深度精度：±0.5mm
感測速度：每次約 2-3 秒

實際效益

技術優勢

✅ 雙向深度感測

取料：自動偵測來料深度
放料：自動偵測堆疊高度
無需人工調整或設定

✅ 無需視覺系統

純力覺感知即可完成堆疊作業
節省視覺系統成本（相機、光源、影像處理）
無需額外校正

✅ 消除誤差累積

每次都重新感測實際高度
無計數誤差累積問題
可靠性高

成本優勢

✅ 零硬體成本

不需外掛力覺感測器
不需視覺系統
純軟體實作

✅ 快速導入

安裝、設定、測試，當日投產
簡單、快速、安全

生產效率

✅ 穩定作業

24 小時無人化運作
自動適應堆疊高度變化
確保取放成功率

與其他力覺應用的比較

應用	感測方向	深度範圍	主要用途	參考文章
Tray 盤堆疊	雙向（取+放）	50-200mm	料盤管理	本文
PCB 深度感測	單向（取）	10-100mm	板材取放	連結
記憶卡插件	單向（插）	5-20mm	插件組裝	連結
螺絲整列	防撞偵測	-	夾取保護	連結

延伸應用

力覺堆疊技術可應用於：

1. 料盤管理

Tray 盤自動堆疊
料盤深度管理
空盤/滿盤檢測

2. 板材堆疊

PCB 板堆疊
玻璃基板堆疊
金屬板材堆疊

3. 零件分類

零件自動分盤
良品/NG 品堆疊
多料盤管理

4. 物流包裝

紙箱堆疊
產品包裝堆疊
棧板堆疊

技術資源

力覺感知系列文章

力覺感知技術總覽 - 核心技術介紹
記憶卡插件力道感測 - 2017 自動化展
PCB 來料深度感測 - PCB 板材吸取
Tray 盤取放堆疊（本文）- 料盤堆疊應用
散亂螺絲整列 - 力覺 + 視覺整合

結語

KUKA 力覺感知技術在 Tray 盤堆疊應用中，成功實現了雙向深度感測的自動化方案。

核心價值

雙向感測
- 取料時自動偵測來料深度
- 放料時自動偵測堆疊高度
- 無需人工設定或調整
取代視覺系統
- 純力覺感知即可完成
- 節省視覺系統成本
- 無需額外校正與維護
消除誤差
- 每次都重新感測實際高度
- 無計數誤差累積
- 高可靠性
快速導入
- 當日安裝、設定、測試
- 當日即可投產
- 簡單、快速、可靠

這項技術展示了力覺感知在料盤管理領域的強大應用能力，提供了低成本、高可靠性的堆疊自動化解決方案。

專案資訊

技術開發：Yaze Lin
系統整合：卓智機器人 Wise Tech Robot
展示場合：客戶工廠現場展示
專案時間：2020 年 6 月
應用領域：料盤管理、板材堆疊、零件分類、物流包裝