机器人

在自动仓库中留在轨道的机器人

USC维特比和上海财经和工程研究人员的团队开发了帮助机器人导航自动仓库的技术。

由格雷塔哈里森 2021年3月23日
京东全自动仓库中的机器人。礼貌:JD.com/USC维特比

在2019冠状病毒病(COVID-19)大流行的高峰时期,全球全面封锁,拥挤的超市带来了未知的风险,世界各地数百万人被迫冒险在网上购买日常必需品。随着商品需求的激增,在线零售仓库如何才能在保证安全且远离社交的工作环境的同时,每天快速处理数十万订单呢?

近年来,机器人已经成为在线零售处理管道的重要组成部分。自2020年以来,机器人还减少了仓库工作人员近距离工作的需求。随着网上购物的增加,企业也需要可靠的优化系统,以便越来越多的仓库机器人能够快速、准确地处理订单,而不会在迷宫般的繁忙通道中相互碰撞。

2015年,中国最大的零售商,上海金融工程大学的约翰·卡尔森和他的合作者,jd.com.。这家网上购物巨头希望为无人仓库创建一个系统,需要一个可操作的系统来优化他们的机器人。

“在任何给定时刻你有订单需要完成在仓库,你有机器人在地板上,你必须找出哪些机器人会和拾取物品的仓库和加工让它在哪个站下车,“Carlsson说。

“JD.com的仓储区约为1700万平方米,分布在大约700张仓库中,以便覆盖大量零售空间。大约100个仓库现在无人驾齐起来。“

卡尔森和他的团队开发了一种基于组合优化数学系统的方法,其中最优解必须从步骤和有限解集的组合中找到。该系统使京东的机器人能够准确处理当日送达的订单,并将仓储成本降低了50%。这也使该公司能够处理10倍于正常数量的产品,并使他们能够迅速适应大流行的突然需求。

卡尔森说,团队特别自豪的是,他们的优化系统使用了一种称为随机装载(random stow)的流程,在这种流程中,不相关的产品分散在仓库货架上的随机位置。这在人脑看来可能完全不合逻辑,但机器人完全有能力管理这个系统。

卡尔森说:“牙刷就放在鞋子旁边,三星galaxy手机旁边。”“人类需要对仓库的工作方式有一个良好的心理地图,但如果一个仓库里有1000万件物品,它们随意散落,机器人也能感到非常舒服,只要你有机器智能来跟踪所有物品的位置。”

卡尔森表示,为了让机器人避免碰撞,该团队使用了“边不相交路径”算法工具,绘制了一条机器人可以遵循的路径。如果没有任何共同弧,路径就是边不相交的。

“假设我有一个三星Galaxy手机的订单,这些手机分散在这个仓库的1000个不同的位置。150个机器人在这个仓库里闲逛。”卡尔森说。“我需要确定哪个机器人将拿起哪部Galaxy手机,以及他们将把手机运到哪个包装站进行运输。”

卡尔森说,这一过程被称为“三方匹配”——被选中的机器人与他们需要取走的物品进行匹配,然后送到指定的包装站。所有这些都是为了最佳的速度、效率和安全而设计的。

卡尔森说:“通常打包站都很忙,比如左上角的打包站可能完全超载了,所以系统会告诉机器人去右下角的打包站。”

虽然亚马逊和其他公司可能在仓库中为机器人使用类似的优化系统,但Carlsson表示目前没有关于如何创建这些解决方案的丰富的研究。

“文学中没有任何内容有关如何解决这些问题的文献,因此,对于我们来说,这是一个很好的研究挑战,可以从头开始构建系统,看看它的位置,”卡尔斯森说。


格雷塔哈里森
作者生物:格丽塔·哈里森,南加州大学维特比工程学院