传送带当机器手亚马逊致力于解决分拣问题

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当我们听到仓库里的操作机器人时，总是关于拣货的工作。也就是说，从一个物品箱中抓取一个物品，然后将该物品放到另一个物品箱内，这样就完成了对客户订单的建立。对机器人来说，从杂乱的物品中挑选一件物品可能会很棘手（尤其是当不同物品的数量可能达到数百万件时）。虽然这个问题没有完全解决，但在一个结构良好、优化的环境中，机器人能够在这方面做得很好。

至少从2015年起，亚马逊就一直在向发展能够拣货的机器人的方向迈进，当时该公司在ICRA赞助了亚马逊拣货挑战赛（Amazon Picking Challenge）。就在一个月前，亚马逊推出了Sparrow，该公司称其为“我们仓库中第一个能够检测、选择和处理库存中的单个产品的机器人系统”。然而，了解Sparrow的重要之处在于，它与大多数实用且有效的工业机器人一样，Sparrow周围的系统正在进行大量的重型提升，这使得它的工作比其他情况下要容易得多。这并不是亚马逊独有的，在具有机器人拣货系统的高度自动化仓库中，通常会看到只包含相同物品或只有少数不同物品的箱子，以帮助拣货机器人完成得更好。

亚马逊机器人人工智能总监Sidd Srinivasa将堆放物品的问题描述为“一场噩梦……堆放从根本上打破了所有现有的工业机器人思维。”但在过去几年中，亚马逊机器人研究人员已经投入了一些认真的工作来解决这个问题。

首先，重要的是要了解我们通常在分拣箱拣选机器人中看到的机器人友好的工作流程与大多数亚马逊仓库实际运行方式之间的区别。也就是说，大多数复杂的操作都是由人类完成的。

你可能对亚马逊的驱动单元已经比较熟悉了——顶部有货架的移动机器人（称为吊舱）。这（很明显）是拣货任务，但反过来做同样的任务被称为积载，这是物品首先进入亚马逊仓库工作流的方式。事实证明，把东西放在亚马逊移动货架上的人是以一种基本上随机的方式来做的，目的是为了最有效地最大化空间。这听起来违反直觉，但实际上很有道理。

当亚马逊仓库收到一批新货物时，比如说Extremely Very Awesome Nuggets (EVANs)，第一步是调出一个有足够空货架的货舱，以立即将所有EVANs装入。这样，当有人下订单购买 EVAN 时，装满EVAN的货舱就会出现，并且人们可以从其中一个货架上挑选一件EVAN装入合适的地方。然而，这种方法的问题是，如果装满EVAN的吊舱卡住或损坏或无法访问，那么整个系统的速度会被完全卡住（对EVAN的需求非常非常高）。亚马逊的策略是在多个吊舱中分发EVAN，这样总有一些EVAN可用的。这种分布式装载的过程是随机的，因为人类装载者可能会得到两个EVAN，以放入下一个出现的任何舱中。以下是这个过程的样子：

从这段视频中可以立即看到两件事：第一，亚马逊产品存放在像这样的自动化仓库中的方式与当前大多数拣箱机器人完全不兼容。其次，很容易理解为什么这对机器人来说是“噩梦”，是因为它是一项针对人类进行了高度优化的任务。亚马逊在人工优化方面投入了大量资金，并且（至少目前）该公司非常依赖人类。这意味着任何会对以人为中心的工作流程产生重大影响的机器人解决方案可能不会走得太远。因此，Parness和高级应用科学家Parker Owan必须开发能够解决问题的硬件和软件。这是他们想出的解决方案：

在硬件方面，有一个挂钩系统，可以将传送带拉开，以便进入每个储物空间。这是容易的部分，困难的部分体现在臂端工具 (EOAT) 中，它由两个长桨组成，可以轻轻挤压物品以将其捡起，其内表面带有传送带，可将物品射入储物箱。一种可伸缩的薄金属刮刀可以在臂端工具展开之前进入储物箱，并在必要时四处移动物品以腾出空间。

要使用所有这些硬件需要一些非常复杂的软件，因为系统需要能够感知储物箱中的物品（它们可能相互遮挡以及在松紧带后面），估计每个物品的特征，考虑方法这些物品可以被安全地推来推去，以根据要装载的物体最大化可用的储物箱空间，然后执行正确的动作来实现所有这些。目前，亚马逊研究人员已经能够实现（在实验室中）超过 90% 的装载成功率。

经过多年的工作，该系统运行良好，原型正在华盛顿州的亚马逊运营中心存放实际库存物品。目标是能够存放 85% 的亚马逊库存产品（数百万件），但由于该系统可以安装在人类使用的相同工作流程中，因此成功率也没有必要达到 100%。如果系统无法处理它，它会将其传递给人类工作者。

当然，在机器人方面还有很多事情要做，我们（作者，以下简称我）与Aaron Parness进行了交谈以了解更多信息。更多内容，可至页面查看：https://spectrum.ieee.org/amazon-warehouse-robots-2659064182。