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快递分拣,单臂与双臂两套方案

以协作机械臂、眼在手深度相机、多末端执行器快换与 Gello 遥操作采集为基础,覆盖纸箱、软包、信封袋与小件商品的抓取和分拣,同时为模仿学习与 VLA 微调积累示教数据。

01 · 方案概述

两套配置,按项目目标选择

单臂方案面向工程落地,双臂方案面向研究验证与复杂操作。两套方案都配置 D435i 眼在手相机与 Gello 遥操作数据采集系统。

  • 工程落地型

    方案一:JAKA ZU5 单臂分拣

    JAKA ZU5 协作机械臂搭载 D435i 眼在手相机,配置 Robotiq 夹爪、气动吸盘、电动吸盘等末端执行器,通过快换结构快速切换,适用于纸箱、软包、小件商品等常见快递包裹。

    适用任务
    单件抓取、包裹分拣、扫码前后搬运、料框投放
  • 研究验证 + 复杂操作型

    方案二:松灵 Nero 双臂协同分拣

    Nero 双臂平台搭载 D435i 眼在手相机,可实现双臂协同抓取、软包整理、遮挡拨开、双臂搬运等复杂操作;末端快换需按 Nero 法兰另行设计专用工装。

    适用任务
    双臂协同抓取、软包整理、遮挡拨开、复杂分拣研究
02 · 单臂方案

方案一:JAKA ZU5 单臂分拣

JAKA ZU5 为 6 轴协作机械臂,适合中小件快递分拣、桌面 / 输送线旁分拣、料框间搬运等场景。配合 D435i 眼在手相机、多末端执行器快换与 Gello 遥操作采集系统,覆盖快递包裹、纸箱、软包、信封袋、大件商品等多类型目标的抓取、搬运和分拣。

额定负载
5kg
臂展
954mm
重复定位精度
±0.02mm
自重(含电缆)
≈23kg

系统组成

模块配置
机械臂JAKA ZU5 单臂
相机Intel RealSense D435i,眼在手安装
末端执行器Robotiq 夹爪、气动吸盘、电动吸盘
快换方式定制快换法兰
数据采集Gello 遥操作装置
控制方式视觉识别 + 机械臂运动控制 + 末端执行器控制
适用任务单件抓取、包裹分拣、扫码前后搬运、料框投放

末端执行器

支持多种末端执行器快速切换,建议配置如下。

末端类型适用对象说明
Robotiq 夹爪规则小盒、硬质包装、瓶罐类、小件商品适合需要夹持稳定性的目标
气动吸盘纸箱、塑料袋、软包、大面积平面目标吸附力大,适合高速分拣
电动吸盘轻量包裹、不便接入气源的场景部署简单,不依赖外部气源
定制柔性吸盘阵列不规则软包、快递袋可作为后续增强项

Robotiq Hand-E 夹爪面向高混合、小批量制造场景,行程 50 mm;Robotiq 另有 EPick、AirPick 等真空吸附产品,适合不规则、多样化工件。

快换设计

围绕机械臂末端法兰设计一套标准快换结构,现场可根据包裹类型快速切换末端执行器。

快换层级内容
机械接口JAKA 末端法兰转接板
电气接口24V 电源、IO、通信线快插
气路接口为气动吸盘预留气管快插
软件接口每个末端执行器建立独立工具配置
标定接口每个工具保存独立 TCP 与相机外参

快换结构

  1. 01

    JAKA ZU5 法兰

  2. 02

    快换母座

  3. 03

    快换公座

    A:Robotiq 夹爪 · B:气动吸盘 · C:电动吸盘

视觉方案:D435i 眼在手

D435i 安装在机械臂末端,近距离识别包裹位置、姿态、边缘、抓取点和放置区域。它是主动双目深度相机,典型工作范围约 0.3–3 m,深度分辨率可达 1280×720 @ 30 fps。

视觉能力说明
包裹检测检测纸箱、快递袋、小件物品
抓取点估计根据深度图和 RGB 图计算可抓取区域
吸附点估计选择平整、面积足够的吸附区域
末端校准通过手眼标定得到相机到机械臂 TCP 的关系
二次校正抓取前靠近目标再拍一张图,修正位置

眼在手相机适合近距离抓取校正,不建议单独承担大范围全局定位。建议另加俯视相机做粗定位,D435i 负责末端精定位。

Gello 遥操作数据采集

Gello 用于采集单臂抓取示教数据,为后续模仿学习或 VLA 微调提供数据基础。

数据类型内容
机械臂状态关节角、末端位姿、速度
相机数据RGB 图、深度图、点云或深度对齐图
末端状态夹爪开合、吸盘开关、真空状态
操作轨迹从接近、抓取、搬运、投放到复位的完整过程
任务标签包裹类型、末端类型、成功 / 失败原因

采集动作

  1. 01夹爪抓纸箱
  2. 02夹爪抓硬质小件
  3. 03吸盘吸纸箱
  4. 04吸盘吸快递袋
  5. 05混合包裹分拣
  6. 06失败样本:吸不住、夹偏、目标滑动、遮挡
03 · 双臂方案

方案二:松灵 Nero 双臂协同分拣

松灵 Nero 双臂平台 + D435i 眼在手相机 + 多末端执行器 + Gello 双臂遥操作采集系统,用于软包整理、双臂协同搬运等更复杂的分拣任务。Nero 是面向具身智能和机器人研究的轻量化机械臂,双臂动作更接近人类操作,更适合具身智能 / VLA 数据采集。

单臂自由度
7
单臂负载
≈3kg
单臂臂展
≈580mm

系统组成

模块配置
机械臂松灵 Nero 双臂
相机D435i 眼在手,可单臂安装,也可双臂各装一套
末端执行器夹爪、气动吸盘、电动吸盘
快换方式不直接套用 Robotiq 标准快换,需另寻或定制 Nero 工装
数据采集Gello 双臂遥操作
控制方式双臂协同控制 + 视觉定位 + 遥操作数据采集
适用任务双臂协同抓取、软包整理、遮挡拨开、复杂分拣研究

末端快换需要定制

Robotiq 的夹爪、吸盘与快换体系更偏向传统协作机械臂的末端法兰集成。Nero 作为轻量化、研究型 7 自由度机械臂,末端结构、负载余量、安装空间、电气接口与控制接口都需要单独确认,因此末端快换需另行设计专用工装或转接法兰,不直接套用单臂方案的 Robotiq 快换结构。

双臂末端执行器配置

左臂右臂适用任务
吸盘吸盘大件纸箱、软包双点吸附
夹爪夹爪双手夹持、协同搬运、不规则件抓取
柔性托板柔性托板防止软包掉落、辅助承托

快换结构建议

采用轻量化定制方案。

  1. 01

    Nero 末端法兰

  2. 02

    轻量化转接板

  3. 03

    小型机械快换结构

  4. 04

    末端工具

    夹爪 / 小型吸盘 / 柔性拨片 / 托板

视觉方案:D435i 眼在手

项目说明
安装方式左右臂各装一台 D435i,双臂均具备近距离视觉能力
代价成本更高,标定和同步更复杂
适合任务双臂协同抓取、遮挡场景、复杂软包

Gello 双臂遥操作数据采集

数据类型内容
左臂轨迹左臂关节角、末端位姿、动作状态
右臂轨迹右臂关节角、末端位姿、动作状态
相机数据D435i RGB、深度、时间戳
双臂关系两臂相对位置、协同动作阶段
末端状态左右夹爪 / 吸盘状态
任务标签目标类型、动作类型、是否成功

采集动作

  1. 01单臂吸取纸箱
  2. 02单臂吸取软包
  3. 03双臂共同搬运大件
  4. 04一臂拨开遮挡,另一臂抓取
  5. 05一臂扶正包裹,另一臂吸取
  6. 06双臂整理堆叠包裹
  7. 07双臂协同放入不同分拣框
04 · 方案对比

两套方案对比

对比项JAKA ZU5 单臂方案松灵 Nero 双臂方案
定位工程落地型研究验证 + 复杂操作型
机械臂JAKA ZU5,6 轴协作臂Nero 双 7 自由度机械臂
任务能力单件抓取、分拣、搬运双臂协同、软包整理、遮挡处理
末端执行器Robotiq 夹爪、气动吸盘、电动吸盘夹爪、吸盘、拨片、托板等轻量化定制末端
快换方案可围绕 Robotiq / 协作臂体系设计Robotiq 快换不适用,需要定制 Nero 工装
相机D435i 眼在手D435i 眼在手,可单相机或双相机
数据采集Gello 单臂遥操作Gello 双臂遥操作
控制复杂度中等较高
工程风险较低较高
POC 推荐度高中高
长期扩展性适合工业分拣落地适合 VLA、双臂具身智能、复杂操作研究

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