工业机器人在服装生产自动化系统中应用初探＊

2019-11-30郑一平刘思洁吴文俊夏蕾陈晓斌

科技与创新 2019年23期

郑一平，刘思洁，吴文俊，夏蕾，陈晓斌

郑一平1，刘思洁1，吴文俊2，夏蕾2，陈晓斌2

（1.北京服装学院材料设计与工程学院，北京 100029；2.琦星智能科技股份有限公司，浙江台州 317600）

中国是服装生产大国，服装生产是劳动密集型行业，随着智能制造的升级，工业机器人在服装生产行业中将扮演着重要的角色。主要介绍了服装生产行业目前生产流水线的特点，以及当前一些缝制设备自动化厂家在服装生产行业进行的无人全自动化服装生产流水线设计案例。尽管这些设计相对于整个行业都比较超前，但却引领着未来服装生产行业的方向。

工业机器人；服装生产；自动化系统；自动化服装生产线

工业机器人在工业自动化生产中扮演着越来越重要的角色，相较于汽车、电子、工业制造等自动化程度较高的行业，属于劳动密集型的服装加工行业，自动化生产更新相对较慢。但是随着自动化技术的不断提升，以及人工成本的日益提高，自动化服装生产线逐步完善，在未来，可能对人工实现完全替代，形成无人的全自动化系统。

1 当前服装生产行业自动化情况

当前的服装生产行业，基本整体上还处于人工操作单机的生产流水线，即工人操作单独的生产设备后将半成品累积，传送到下一环节，因此流水线各个环节相对比较独立零散，各个环节进行对接的自动化程度也不高，大量工作需要依靠人工手工完成，整体行业现状属于劳动密集型行业特点。随着人工成本逐渐增加，此外随着自动化设备与智能制造结合，服装生产行业也将向全面自动化和无人工厂的方向进行升级，整体生产流水线形式也必将发生较大的变化。

2 工业机器人在服装生产自动化系统中应用的探索

2.1 机器人抓面料的实现

对于柔性面料的抓取，是服装生产行业实现自动化流水线的基础技术。工业生产中的硬物体抓取相对比较容易实现，在抓取柔性布料的时候，当前其中的一种解决方案是气动结构与软体指结合，多个软体指均安装于工业机器人的一端，多个软体指远离工业机器人的一端均设置于预设平面上，软体指内设置有指空腔，气动机构安装于抓取臂上，且与指空腔连通，气动机构能够吸收指空腔内的气体，以使多个软体指合拢并抓取预设平面上的布料。利用此系统，多个软体指能够在气动机构吸气时合拢并对布料进行抓取，稳定可靠，避免布料滑落，提高加工运输的效率，实用性强，性价比高。另外一种方式是使用在工业机器人前端固定通电板的形式，根据不同布料的薄厚、质量、大小等特征，来设置通点板的通电量，通过静电吸附原理，实现对布料的抓取。针对面料的抓取技术，可以用不同的方法实现，但是对于大批量、精准度、多样自由度的要求，各种抓取的技术还有一段路要走。

2.2 机器人协同缝制设备工作

在这种应用情况及当前单独缝纫设备工作的前提下，进行生产线流程设计。在此种设计中，机器人完成一个或多个工人的操作动作，实现机器对人的替代。

这种服装生产流水线设计有两个方向：①一台机器人完成服务多台同一种类缝制设备。例如，工业机器人配合模板机工作，一台机器人同时配合多台模板机换模板。或是一台机器人服务于多台平缝机，完成一件衣服不同部位的缝制工作。②一台机器人完成服务多台不同种类缝制设备。借助于多种外设辅助工具设备以及视觉等，机器人可以完成抓布、上料、识别形状等任务，实现不同种类的缝制，最后在一条线上完成一件衣服的生产。

2.3 全新设计的集成服装生产线

以上的工业机器人应用的服装生产线案例都是基于独立的缝制设备，而设计的生产流水线，它们的特点是依据当前人工生产流水线特点设计，工业机器人完成的是工人的生产动作，流水线设计并未按照全自动化生产特点，集成度并不高。

由美国SoftWear Automation公司设计的集成化制衣生产流水线，这条流水线中间完全不需要人力干预，全程自动化便能生产出T恤，而且生产机器人的效率高达22 s一件。在这条流水线上，各种机器人及缝制设备已经完全融合成一个整体，都集成坐落在滚轮台板上，布料的送料动作通过滚轮台面完成，将布料送到不同的缝制工序，只需准备裁剪好的布料，系统自动完成衣服的全套缝制任务，最后输出成衣。整台制衣机械设计集成度非常高，中间不需要任何人工参与，真正实现了全自动化无人生产，虽然看起来好像是概念化的设计理念，但是在实际中此生产线已经被服装厂家定制，相信未来越来越多的类似这一类型的高度集成化服装生产线是发展趋势和方向。