“机器人是智能制造发展的重要组成部分。在我们面前的这个机械手臂是卷烟小盒包装纸智能装填的一环，整套系统简单概括就是‘一眼、一手、一刀’……”

日前，在福建中烟厦门烟草工业有限责任公司卷包车间内，参观者被高速包装设备GDX6边上一个操控智能、动作精准、响应敏捷的机械手深深折服。

该商标纸机械手智能装填系统具备高速包装机小盒商标纸自动装填功能，从硬件设计、加工、组装到PLC系统和机械手控制程序编写优化，均由厦门烟草工业公司卷包车间包装机维修团队领衔自主研发，能够满足日常生产功能需求，是福建中烟“智造”能力的又一有力体现。

深挖痛点 “智”为生产赋能

“怎么样，咱们这个智能兄弟，表现如何呀？”

“黑科技满满，太智能了，不但不需要人工介入，而且完全避免了小盒包装纸偶有褶皱等包装不良的小概率风险，棒棒哒！”

自主研发项目组成员在设备正式上线后，仍旧抱着“常用常新”理念，时常蹲守在设备旁，边调研边发掘需求，让设备在实际生产更好发挥作用。

从立项到投产耗时大半年，为何要自主研发这一整套系统？

厦门烟草工业公司卷包车间有7组包装机组，高速硬盒包装机每天使用商标纸约250万张。

“市面上已有的自动装填系统，从设计到使用跟实际生产不够适配，甚至还有不少缺陷。”卷包车间包装机组长、高级技师李志勇说，“生产期间操作工需要密切关注包装机运行状态，如果没有及时添加小盒商标纸，或者放错牌号，就会影响生产进度。”

识别出这一痛点后，李志勇同工作室其他包装维修师碰头商量，大家很快达成一致：“做，并且做好！”经过头脑风暴，他们很快明确“解题思路”——自主研发一套装填系统，用智能化手段为生产“赋能”。

如何实现从无到有的突破？“志勇师傅很快就开始梳理设计流程，流程蓝本是整个项目的重中之重，决定了项目方向。”卷包车间包装维修师刘长胜说。

2022年10月，李志勇与刘长胜等维修师组成攻关团队，基于卷包车间现有的设备布局和实际生产需求进行现场测量、讨论、分析，确定了小盒商标纸智能填装系统技术方案，核心流程是实现商标纸的定位、抓取、输送、拆包、码放。

所谓的“一眼”，指的是3D视觉成像装置，它是整个系统的眼睛和智慧“芯”，能实时识别并扫描待用的小盒商标纸，根据垛型判断商标纸余量，一旦发现余量不足，就会通知AGV小车送料。

市面上现有的机械手装填设备，都是满足对一个托盘商标纸的识别和抓取，而项目团队却将堆垛待生产商标纸的托盘数量设计成两个。卷烟生产环环相扣，牵一发而动全身。为何要进行大刀阔斧地改动？

以问题为导向，项目团队发现，通过机械手抓取满满一托盘的10万张商标纸只需要18分钟左右，而AGV小车从接到取料指令、去高架库取料到完成送料，整个过程则要30分钟。“这就意味着12分钟的空档，还是需要操作工去手动搬运包装纸。”李志勇说。

为了实现3D相机对两垛待用包装纸的识别，项目组放弃了较为轻量化的连杆式结构，转而采用移动更稳定、定位更精准的气缸式结构，让相机沿着包装纸上方的轨道稳定移动，从而真正让这个新助手闪耀智能化的光芒，避免因包装纸缺件而停产的风险。

多措并举 探索数智应用

装填系统的“眼”还有一个重要作用，便是获取堆叠商标纸的定位坐标，进而对“手”发出指令，协作机械手对商标纸进行抓取，并运送到解包位置。

助生产一“臂”之力，具备重力感应功能的协作机械手，能按照系统设定精准抓取待用商标纸，智能识别并抓取每层商标纸之间的分隔牛皮纸，并将其放置到一旁的收纳箱内。

对机械手臂的“抓取”动作，项目团队不断在论证调试中优化升级，最终版本较好满足了生产所需。“团队成员有一股不满足的冲劲，每一环节都力求做到最好。”李志勇说，“机械手抓取方案也在一轮轮修改中渐趋完美。”

“原本只是设计在商标纸的正上方吸附，但机械手臂在运送商标纸过程中，一旦速度稍有变化，商标纸就容易掉落。”团队成员薛秋竞介绍，于是，他们在机械臂的抓手上增加了侧面稳定系统，双配盘模式有效提高了抓取精度和效率。

看似简单的动作，背后却蕴含着“小而精”的“黑科技”元素。今年3月底，整套设备系统从工作室移到车间，在试运行过程中，一个个拦路虎纷纷出现。

机械手臂频繁出现奇异点报错提醒，这成为压在所有项目成员心头的一块大石头。

“原以为1米7的机器手臂活动半径能达到自身高度，但事实证明，有些指定位置它无法够到。”团队成员王国玺指着笔记上的图纸说，“同时，受制于程序无法求解，有的指定位置虽然能达到，却无法以想要的工作姿态进行抓取。”

那段时间，团队成员一上班就凑到一块，下班后仍然为打磨一个用于实验的零部件而埋头苦干。“没有先例可循，我们必须不断在实践中去寻找最佳方案。”刘长胜说。

一页页资料、一遍遍调试、一次次修改，他们在实践中不断优化吸取装置的工作姿态，终于找到了避免机械手触达奇异点的最优解。

“两周多的努力没有白费，当机械手臂在两垛待用商标纸上移动自如时，大家的心终于踏实了。”看着眼前的设备系统作业如行云流水，团队成员都长舒一口气。

协作机械手抓取的一叠商标纸是带有外包装的，在运送到包装机前需要对牛皮纸外包装进行裁切。“为了保证解包完整度，避免切到包装纸，这个解包装置除了最为直观的‘一刀’外，还包含一整套内部系统。”刘长胜说，目前，通过调整“刀”的形状、切割位置等多轮修正的解包装置正在申请专利。

依托李志勇劳模创新工作室，他们以项目为载体开展创新研究与实践，在推进控制与图像识别、工业流程设计、机械设计、方案实施调试等方面积累了经验。

这套智能装填系统充分体现了灵活小巧的特点，轻盈、可自由拆卸，能满足不同生产空间需要。目前，该系统已经安装于卷包车间二区1组GDX6包装机组，并将陆续推广到其他6组设备上。相比外购，自主研发节约费用1400多万元。

“我们将按照福建中烟整体规划，坚持一盘棋思想，持续开展一系列探索，建立并完善机器人研究应用工作机制，拓展机器人应用场景和使用范围，以应对智能时代生产组织模式等的变革。”厦门烟草工业公司党委书记、董事长邱晓卫说。