面向上甑工藝的機器人作業系統研究

楊 藝，王宏彬，張栗寅，劉 超,，盛鑫軍*

(1.上海交通大學機械與動力工程學院，上海 200240；2.海安上海交通大學智能裝備研究院，海安 226601)

中國白酒源遠流長，在千年的發展過程中，白酒釀造工藝不斷開拓創新，形成了包含多種香型的釀酒理論[1-2]。上甑工藝作為釀酒過程核心工藝環節之一，直接決定了出酒率和白酒品質。在上甑過程中，工人師傅將原料分層、均勻、疏松地鋪撒在甑鍋內，使蒸汽從底部一層一層往上滲透將酒甑中的酒精蒸餾出來，并在鋪撒過程中保證不跑汽、不壓汽[3]。在現有的絕大部分白酒酒廠中，上甑過程仍需要大量人工完成，通常在上甑過程中，需要兩名上甑工人配合通過一個小簸箕將容積接近3 m3的甑鍋用甑料填滿，其中一個工人負責用鐵锨將料堆中的甑料鏟入簸箕中，另一個工人將簸箕中的甑料分層均勻地鋪灑到甑鍋中，在35～40 min的工藝過程中工人們往往要重復成百上千次鏟料、鋪料的動作，搬運的甑料總質量超過2 t。近年來，隨著高精度、高負載工業機器人的發展，工業機器人替代人工完成上甑過程成為了可能。

機器人在釀造行業的應用目前正處于起步階段，相關研究成果較少，現有的部分釀造上甑機器人往往根據鋪滿每層甑料設計鋪料結構，忽視了人工上甑工藝的傳承。例如，文獻[4-5]中研發的新型鋪料機構以及專利[6]中的上甑機器人，上甑動作按照預定的軌跡執行，二者均能完成基本上甑功能，然而同人工上甑工藝區別較大，在部分區域由于姿態限制難以完成漏汽補料任務。……