无锡类人灵巧机器人团队，破解世界级纺纱难题

最近网上有个榜单很火，叫 2024中国智能制造十大科技进展。

里面有一个很有意思的无锡项目：

环锭细纱机自动接头机器人及其协同智能系统。

项目名字比较复杂，通俗来说，以往纺纱厂里一个个纱锭如果出现断头，需要由纺纱工人负责检查和接线，而这款纺纱机器人能够快速、精准地找到断点并完成自动接头操作。

负责研发这款机器人的关键企业叫灵奕智能。 是东华大学汪俊亮副研究员的团队与江苏、无锡产研院以及无锡高新区共同投资设立的科技公司。

2024年5月，灵奕智能在无锡高新区无锡（国家）软件园正式成立。 公司背后，是东华大学人工智能研究院的执行院长张洁教授（无锡江阴人）的支持。

▲右三为张洁教授

2019年，张洁前往西班牙巴塞罗那参加国际纺织机械展览会。期间，纺纱设备巨头瑞士立达公司展示了一款轨道式自动接头机器人的工程样机。

在当时，自动接头技术还被认为是极难攻克的技术，由于涉及知识产权保护和商业机密，这款样机还只能被“有限地展示”，既不能拍照，也不能近距离观看。

远远望着这台机器，当时张洁心里百感交集。

彼时，中国工程院曾评估我国共有5个行业处于世界先进水平，其中领先的是纺织工业。 经过多年的发展，中国纺织工业早已告别了“千人纱万人布”的景象，机器自动化水平不断攀升，但在纺纱过程中，唯一无法实现自动化的就是自动接头技术。

可以说，这是中国纺纱生产自动化上唯一一个技术断点。

而就在张洁眼前，欧洲的巨头公司已经领先中国，率先给出了一套初步的解决方案。

走出巴塞罗那展会大厅，一个想法在张洁心中冉冉升起：

“无论如何，必须把这个断点补齐！”

01.

强强联手

多年来，全球纺纱业都在往全流程自动化的纺纱智能工厂迈进，当中的主要瓶颈就在于自动接头技术迟迟无法攻克，纺纱过程中出现断纱的话，还只能由人手工来接头。

但人工接头有个现实问题，由于行业特性，细纱挡车工需要在高温、高湿、高噪音的环境下持续工作，很容易患上职业病。

这些年来，纺纱企业也逐渐面临招工贵、招工难的问题，要想实现少人、无人化智能工厂的转型升级，就必须突破细纱自动接头技术。

从1961年全球首个专利诞生以来，全世界的纺纱设备公司前仆后继，都在持续攻关自动接头技术。无论是瑞士立达还是西班牙品特，欧洲纺纱巨头们虽有领先的技术优势，但各类工程样机还无法满足规模化工程应用。

有没有这样的一款机器人，可以像传统纺纱工人一样在多台纺机之间自由穿梭，在精准定位纱锭断点的同时，自动完成接线的动作？

张洁的团队萌生了一个大胆的想法——

做巡游式自动接头机器人。

即用能够自由导航、移动的机器人和一双足够灵巧的机械臂，来完成自动接头的工作。

想法有了，灵奕智能迅速组建出一支以汪俊亮为首的研发团队。

考虑到钻研自动接头机器人不能闭门造车，当中肯定会涉及到机器人与纺机之间的配合以及生产场景的实际应用，研发过程中，行业专家的意见和建议也很重要。

于是，灵奕智能找到了纺织行业的“顶流”：

无锡一棉。

作为近百年的老牌纺织企业，无锡一棉一直是全国棉纺织行业龙头企业之一，各类产品已经打入各大国际高端品牌，特高支纱线产品市占率全球第一。这里，有着行业最为领先的纺织机械和生产场景。

在听说了纺纱机器人的想法后，无锡一棉果断选择加入联合研发的队伍，并迅速划出了一块实验性的生产场地，为纺纱机器人的各类实验提供了丰富的测试空间，同时，研发团队与行业专家们定期召开会议，集中讨论各类技术的可行性。

而双方联手的舞台，就搭在无锡高新区的国家软件园里。

02.

巧手-慧眼-智脑 是AI破题的关键

灵奕智能的朋友告诉我，细纱自动接头技术需要攻克的最大难点在于：

柔顺控制。

举个例子，这几年通用人形机器人很火，在发布会上，你总能看到一个机器人挥动机械臂，缓缓拿起一枚鸡蛋或者一个苹果，赢得台下一片掌声。

但巡游式细纱接头机器人面对的不是鸡蛋和苹果，而是一根100支的细纱线，即把1克棉花纺出100多米的线。

有多细呢？

比头发丝还要细三倍。

这么细的纱线，机械臂不光要精准地“抓住”，还要快速地接线，考验的是控制的极致精度和极致流畅。

为此，灵奕智能开发了一套神经网络自适应的力跟踪导纳控制器。简单来说，就是让机器人不断学习纺纱工人的操作，做到极致的拟人化。

用灵奕智能的话来说就是：

“拟人化正是巡游式纺纱机器人的精髓，因为人类的最精妙之处就在于足够灵巧。”

细纱接头这种对精度要求极高的技术活，光靠工程师们凭直觉设计动作很难达到熟练水平。因此，更好的办法是向人类学习，通过独创的机器人学习技术，驱动AI不断学习工人接线过程中每一个细微动作，在练就这双“巧手”的同时，把机器人培养成一个熟练度极高的“老师傅”。

灵奕智能有研究人员专门负责观察和研究纺纱工人的操作手法。结果在观察过程中，还真被灵奕智能的团队找到一些“窍门”：

团队发现，有经验的师傅往往有些“绝活”。在接头过程中有一些特殊手法。

起初，大家对这些动作的意义不得要领，直到反复分析后才终于得知，这些细微的手法，会对纱线的力学和运动形态产生很大的改变。

对此，团队立即展开更深层次的原理探究，发现师傅们的“小动作”，确实能够减少断头的概率。最终，团队对机械臂动作进行了改进，细纱接头的成功率大大提升。

灵奕智能的工程师坦言，研发过程中很多次技术突破都是通过对人的模拟和学习中得来的。

不光是拟人化学习，在软件方面，灵奕智能还研发了一套多机器人协同的云智能系统，能够一边实时采集各个单锭断纱的数据，一边实现机器人任务调度和状态监控。

同时，为了让巡游的机器人能在上万个锭子中准确找到断纱点，进行精准操作，灵奕智能研发的智能校准模块：

慧眼，通过多目机器视觉技术，使得再小的误差也逃不过“二郎神般的慧眼”，确保了纺纱机器人的精准移动定位。

灵奕智能还研发了一套多机器人协同的云智能系统：

智脑，能够一边实时采集各个单锭断纱的数据，一边通过大数据分析实现机器人任务调度和状态监控，构建多机器人协调的群体智能系统。

通过“巧手-慧眼-智脑”的一系列的创新，让灵奕智能的这款巡游式细纱接头机器人在接头成功率、接头时间和看台率等多个指标上实现国际领先。

2024年6月，以中国工程院徐卫林院士为主任的鉴定专家委员会在无锡召开了针对“环锭细纱机自动接头机器人及其协同智能系统”的科技成果鉴定会。

专家一致认定，整体技术达到国际先进水平，其中巡游式细纱接头机器人达到国际领先水平。

2019年，张洁在巴塞罗那见证欧洲率先展示的那台轨道式自动接纱机器人样机，5年后，在她的带领下，灵奕智能实现了反超，不仅更高效地补齐了全流程自动化的那个关键断点，还具备了规模化应用的能力，将一众竞品甩在身后。

中国的纺织机械，在这个赛道上再次领先。

03.

补齐最后一块拼图

目前在无锡一棉的工厂，巡游式自动接头机器人已经管理起两万锭规模的细纱接头工作，负责人告诉我， 未来随着生产场景的进一步成熟，这款机器人还将发挥更大的作用。而通过布设巡游式机器人，原本“挡车工”的工作强度大大降低，减少了高温高噪环境下的工作时长。

从18世纪发明的珍妮纺纱机取代纯手工纺纱，到如今灵奕智能的巡游式自动接头机器人在无锡一棉工厂里自由穿梭，纺纱自动化的进步跨越了整整三个世纪。而这一路，正好也伴随着中国近代民族工业的萌芽和崛起。

中国民族资本主义工业始于1872年，无锡作为中国民族工商业的摇篮，最早的民族工业萌芽也是从纺纱业开始。

早在1895年，无锡的民族资本家杨宗濂、杨宗瀚兄弟就兴办起了无锡第一家民族资本工厂业勤纱厂。此后，在上海淘金的锡商们前仆后继回乡兴办实业，一批纺织、缫丝等工厂如雨后春笋般在无锡各地创立，所生产的商品也远销海内外。

到1937年，无锡已经跻身于六大工业都市行列，工业总产值位居全国第三。

而如今，回头看这条漫长的发展之路，实现纺纱生产全自动化的最后一块拼图在无锡（国家）软件园补齐，也就显得更有意义。

朋友告诉我，灵奕智能之所以选择无锡（国家）软件园，还有几点理由。我总结了一下，当中既有偶然，也有必然。

偶然的是，无锡（国家）软件园的招商人员在一次与省产研院交流项目合作时，得知东华大学刚有一个纺纱机器人项目，彼时，无锡市正在大力推动智能机器人相关项目的招引工作，于是，招商人员就请省产研院帮忙对接洽谈。在洽谈过程中，无锡（国家）软件园又拉上无锡市产研院一同“入伙”，多方合力，最终才把项目落在了无锡国家软件园。

偶然背后，从产业到政策，无锡（国家）软件园给灵奕智能提供了成长的土壤。

首先，自业勤纱厂而起，无锡纺织工业基础深厚，与灵奕智能密切合作的无锡一棉，前身就是无锡申新第三纺织厂，这家由著名实业家荣氏兄弟创办的民族企业，一直是中国民族纺织业的典范。因此，在无锡发展纺纱技术，有着得天独厚的产业优势。

其次，无锡高新区的飞凤人才计划，为类似灵奕智能这样的科技初创公司提供了全面的政策支持。针对创业领军人才团队，无锡高新区三年内能给予包括启动资金、风险投资奖励、贷款贴息在内的最高500万元的项目资金，并提供最高一千万元的间接融资支持。同时，还为初创企业提供创业场地和多套人才公寓，提供三年房租补贴。

最后，作为典型的产学研量产项目，灵奕智能采用的是江苏省研院、无锡市产研院、无锡高新区和项目团队四方投资合作的方式，通过“拨投结合”的模式孵化而来。即由省、市、地方三级共同支持研发经费，并在后期转化为相应投资权益。

通过这种模式，灵奕智能所需的研发资金能够迅速匹配到位，帮助项目度过早期的发展阶段。加上政府平台的资源支持，项目陆续对接到了无锡一棉等行业龙头企业，大大促进了项目规模化应用和市场化落地。

从偶然到必然，我看到的是越来越多优质的科研成果在无锡实现产业化的梦想。

其实在科研成果转化过程当中，有个词叫“死亡之谷”，形容的是原创技术和产业化之间的鸿沟。很多具有引领性、开创性、颠覆性技术的早期项目，因为市场的不确定性，社会资金不敢投、不愿投，导致最终遗憾夭折。

而无锡高新区和无锡（国家）软件园所做的，正是帮助优质的初创企业和项目跨越前期的“死亡之谷”。

未来，希望能有更多像灵奕智能这样的“硬科技”在他们的帮助下，踏平沟壑，开辟坦途。

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