【WRC大咖论道】IEEE副主席，日本工程院院士Kazuhiro Kosuge：《服装生产的机器人技术—从缝纫到处理》

2024世界机器人大会以“共育新质生产力 共享智能新未来”为主题，为期三天的主论坛和26场专题论坛上，416位国内外顶尖科学家、国际组织代表、院士和企业家聚焦前沿技术、产业动向和创新成果，深入研讨人工智能与机器人技术深度融合带来的新趋势、新机遇，共同打造了一场十分精彩的机器人领域前沿观点盛宴！

在8月24日上午的主论坛上，IEEE副主席，日本工程院院士，香港大学讲座教授Kazuhiro Kosuge以《服装生产的机器人技术—从缝纫到处理》为主题发表演讲。

数说2024世界机器人大会

论坛

26 家国际支持机构

3 大主题 26 场专题论坛

416 名国内外顶尖科学家、国际组织代表、院士和企业家

74 位国外嘉宾及港澳台嘉宾参会

线上线下听众达 160万 人次

展览

27 款人形机器人集中亮相

首发新品 60 余款

近 170 家参展企业 600 余件参展产品

参观人数近 25万 人次

大赛

全球 10 余个国家和地区的 7000 余支赛队

 13000 余名参赛选手

每天参赛人数 4000 余人

媒体关注

近 400 家国内外媒体

短视频平台话题播放量达 2.9亿

Kazuhiro Kosuge（IEEE副主席，日本工程院院士，香港大学讲座教授）

以下是对话内容实录 

各位上午好，尊敬的各位来宾、女士们、先生们，今天我希望与各位分享的是在服装制造当中使用的机器人，从缝纫到处理都会有应用。

大家可能了解我过去的一些工作和这个领域很不一样，我后面会跟大家解释，为什么我现在会关注服装行业。我们可以看到截至2028年，全球服装市场的收入将会超越2万亿美元，这是很大的一个市场规模。

跟这样的市场规模相比较，我们来看一下在服装行业应用了多少工业机器人，现在这是全球工业机器人使用最多的5个国家，最大的使用国是中国，这个数字并不是最新的，2019年中国已经安装了差不多12万台，但是只有157台应用在服装工业当中，在日本差不多是4.5万台工业机器人在2019年被安装，但是只有13台是在服装工业，后续美国、韩国和德国用于服装工业机器人的数量都是0，我们很惊讶的发现机器人采用率在这个庞大的行业当中非常低。

但是服装厂当中其实有大量的工作，大约有80%的时间是用于物料的搬运和处理，它占据到了总生产时间的80%，而这当中很多都是要由劳动者来完成的，成本是非常昂贵的。

我们也知道服装制造是一个劳动力密集型行业，其中67%的劳动过程是用在缝纫这个工具上，您可以看到在服装制造当中，物料的处理和缝纫是非常重要的，缝纫也占据到了面料处理环节的大约80%，约占总生产成本的40%，所以我们机器人产业的同仁不应该犹豫，应该积极进入服装制造产业。

说到机器人，它的诞生是在1946年，大家可能知道世界上的第一个电子数字计算机在美国诞生，其中的一个关键部件可能大家了解的不太多，就是内存。当时我们发明了计算机的内存，我们是使用磁鼓来记录和储存信息作为内存。

在同一年George devil开发了用于工厂自动化的磁控装置，1954年，就是在我出生之前，我年纪已经很大了，George devil也为universe自动化公司设计了一款可编程的机器人，之前只是一个磁控装置，1954年诞生了第一个机器人，他在1961年也获得了专利。

1956年Unimation这家公司由Draw anger burg创立，1961年工业机器人正式进入市场，所以这是上世纪60年代的时候就有工业机器人了，这是当年机器人的图纸，我们把它叫做可编程的机械装置，它是帮助我们来处理一些不同的零件。

我们通过磁控可以对机器人予以控制，这是当年的一些概念，但是不幸的是虽然这个发明如此伟大，即便是今天的工业机器人也高度依赖于我们最开始的这款磁控的工业机器人。在当前的机器人大会当中，我们看到世界各地工厂都部署了大量的工业机器人，但是我们很遗憾的看到仍然有很多的生产制造过程很难使用机器人实现高水平的自动化。

其中的挑战之一就是跟软性的材料和物料的操作搬运有关，比方说在面料这方面，它是软性的，可变形的，对它施加力就会有变形，所以我们需要有特别的方式。我们不可能很好的控制服装面料的所有形变过程，因此把工业机器人的技术引入到服装制造领域遇到了很多的困难。

在这方面的先驱是Paler教授和他的同事，他们也是研发了大量相关的系统，他们是在上世纪八九十年代出版了一些著作，其中的一些概念也映入了今天半自动或者全自动的缝纫系统，大家可能不知道什么叫半自动或者全自动，稍后我给大家展示一下。

您可以看到这是我们如何来制作一件衬衫，是由很熟练的工人来完成的。制作这件衬衫要花很多时间，而且要有很多的工具和工序才能够完成这件衬衫，我们现在希望使用可编程的机器人来完成。

我也是在香港大学和日本工程院做相关领域的研究，做很多软性材料处理的研究，这是香港服装生产转型中心给我支持的，在香港大学是附属电机和电子工程系之下，所以我要特别感谢一下我们的实验室。我不是特别推崇人工智能，但是像神经网络这样的技术也可以辅助我们，所以我们就希望在这方面做一些探索。

首先我们说到了织物的控制，对织物进行缝纫之前，首先要平整好布料，把它放在合适的位置上。我想给大家展示一下现在新的技术，这是一个很有趣的系统，它是通过随机动作来完成织物的平整，这是随机的一个工作，在织物抵达操作台之后，需要把它平整好，需要定位到合适的位置。与此同时，需要把它摆正，您可以看到右侧是错误的一些图像，它会有一些折叠，随着对系统的训练，最终它们会学会如何来平整这些织物。

我是很兴奋的，发现我们其实是可以做到这一点的。我们只要把它放到纺织行业，试图做一些应用，第一个应用是被动无执行器的夹具，换句话说，我们在这里是没有任何的执行器，我们是通过加紧和自锁的设置，让机器人能够完成织物的拾取和转移。

我们最开始的时候也没有对它有很大的预期，因为它没有传感器或者执行器，我们也不知道它能不能拾起一片布料叠在另一片布料之上，但是它任务执行的很好，我们对此也感到很兴奋。对此也已经提交了专利，我希望我们的论文也可以很快被期刊接受，现在还没有过稿呢。

另外一个系统是如何从一堆布料当中拾取出一块布料，我们有一个非常精细的末端执行力的机器人，您可以看到它是在缝纫衣物的时候，有一些会有内衬，我们是需要很好的匹配不同的一些织物，这些包括很复杂的系统。

首先是可以很精确的来进行织物的拾取，大家要知道让机器人只拾取一块布料是很困难的，经常会出现失败，出现失败的时候要重新执行任务，所以如何让机器人识别出我刚才的任务执行失败的话，让它重复任务也是不容易的。在我们的系统当中，我们已经取得了100%的成功率。

下一个是缝纫，我们之前说到了现在的机器人技术只能使用在这些硬性的材料上，我们可以使用这种模板进行新技术的迭代，可以进行缝纫、织物的定位和平整，这样可以将织物进行外形的定位，这种设计的目的可以像织衣袋的部分，使用一些模板提前设计，不同形状的口袋都可以定制，意味着这个系统可以用于批量生产，只能进行批量生产，因为需要时间和投入才能够做出模板和小样，所以这是最初制定的缝纫系统。

给大家展示一下如何使用，这是先将模板喷涂在小样上面，我们通过设计让它可以实现比较精细的图案，这个设计是用来定义织物的外形包括四边，用这个系统将织物重合叠加在一起，对齐整理，这样可以将两片织物同时缝纫，需要蛮多时间，蛮有趣的。

从我们的机器人设计角度，这是很有趣的，有时候我们不会用如此昂贵的缝纫系统，我们会使用自动缝纫系统，但有一个问题依然存在，这种机器是提前设计，也可以将织物移动，使用织布机的不同零件，可以跟踪控制，沿着打印的接缝线缝制织物布件，无需固定的装置。缝线在接缝线上对齐，并可以打紧结，所有测试的长度上，与接缝线的平均偏差小于0.1毫米，所以我们设计了控制器，这样织物绕针旋转，改变送料方向，布料由压脚和送布牙向前送入，这是使用工业缝纫机进行无夹具2D缝纫的基本原理，这非常有趣。

这个缝纫的过程建模为非完整过程，缝纫速度和布料绕机针的角速度都可以设定，这也很有趣，就是3D的缝纫。有的时候我们需要无夹具的3D缝纫对一些织物进行3D缝纫，需要将平整的织料进行3D缝纫，如何实现呢？传统的缝纫机，如果它的缝线是平整的向衣兜一样，那就可以进行2D的缝纫，然后再将两片夹在一起形成3D。

但是使用自动3D缝纫系统，无需夹具即可创建3D服装形状，这是非常概念的模型，我们可以发现非常有趣的方法，提高效率来控制它的缝纫动作，所以和我刚才提供的材料相比，它有这样不同的动作，它的速度比较快，可以实现3D的外形，速度也蛮快的，基于激光的光学传感器，可检测织物的边缘，用独特的滚轮机构，可以促进3D缝纫的效率，这是另一种，所以织物的缝纫有诸多挑战，技术一直更新，更多的人加入这一领域，我希望更多的人可以和我们一起提升这方面的机器人技术。

今天有来自学术界的专家，所以我再讲一些偏学术的内容，为了控制织物的动作，我们需要从缝纫到搬运的服装生产机器人，我们可以进行动态运动规则服务于服装的处理，这是一块织物的动态运动规则，包括障碍物、织物、机器人、目标点和起点，动态织物运动的规则进行预测OBB机器人的终点轨迹、目标点、OBBST、ART点、控制点，这很有趣。

这是一块织物的动态运动规则，它可以避免碰撞，在这个过程中没有物体碰撞，我们对这一结果非常兴奋，我们已经向《自然》杂志提交了论文和研究结果。

我们也试图通过抓取和展平来做这个动作，很多人试图做这个工作，有不同的战略来展平织物，包括通过抓取和叠的动作来实现。我们正在准备一个论文，还未发表，我希望能够快速发表。

结论，当前的人工智能无法为机器人应对现实世界的挑战，比如说织物，不能提供完整的解决方案，当前的机器人硬件还无法为现实世界的应用提供足够的灵活性。机器人技术通过集成硬件和软件来提供应对现实世界挑战的解决方案，人工智能是机器人应用的一个有价值的工具，可以解决传统方法难以解决的现实世界挑战。

如果大家感兴趣，请扫二维码访问我们的网站，感谢大家的聆听，再次感谢！

（本文根据录音整理）