將物品裝入倉(cāng)庫(kù)的移動(dòng)貨架是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。

倉(cāng)庫(kù)中的操作機(jī)器人大多數(shù)都用于從箱子里取出物品。這種揀貨操作可能很困難，特別是不同類型物品的數(shù)量達(dá)到數(shù)百萬(wàn)時(shí)。但機(jī)器人越來(lái)越擅長(zhǎng)這種工作。此外，它們也開始擅長(zhǎng)將物品放入箱子的堆裝操作。

一個(gè)月前，亞馬遜推出了Spa-rrow，并稱其為“倉(cāng)庫(kù)中第一個(gè)能夠從庫(kù)存中識(shí)別、挑選和處理單個(gè)產(chǎn)品的機(jī)器人系統(tǒng)”。然而，周邊系統(tǒng)是通過(guò)為Sparrow提供非常適合機(jī)器人搬運(yùn)的箱子來(lái)完成大部分繁重工作的。在各地高度自動(dòng)化的倉(cāng)庫(kù)中，大多數(shù)箱子要么只裝相同的物品，要么只裝少量不同物品。

但是，對(duì)于亞馬遜倉(cāng)庫(kù)中的絕大多數(shù)物品，采用機(jī)器人友好的箱子并不現(xiàn)實(shí)，主要原因是人堆放物品的方式通?？恐庇X(jué)完成，這會(huì)讓機(jī)器人感到很困惑。華盛頓大學(xué)保羅?G. 艾倫計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院教授西達(dá)爾塔?斯里尼瓦薩（Siddartha Srinivasa）在2022年底以前，一直擔(dān)任亞馬遜機(jī)器人人工智能總監(jiān)，他將堆裝物品的問(wèn)題描述為“一場(chǎng)噩夢(mèng)……堆裝從根本上打破了所有現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人思維”。但過(guò)去幾年里，為了解決這一問(wèn)題，亞馬遜機(jī)器人公司的研究人員做了一些認(rèn)真的工作，重點(diǎn)研究了大多數(shù)亞馬遜倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行方式：通過(guò)人來(lái)完成大多數(shù)復(fù)雜操作。

在標(biāo)準(zhǔn)的倉(cāng)庫(kù)中，亞馬遜的轉(zhuǎn)送裝置（頂部有貨架的移動(dòng)機(jī)器人，稱為“吊艙”）從人們身邊駛過(guò)，就像服務(wù)員為顧客端上美味佳肴一樣。人們?cè)谪浖苤刑暨x物品、創(chuàng)建訂單。因此，揀貨的任務(wù)是由機(jī)器人和人共同完成的。但人讓物品進(jìn)入亞馬遜倉(cāng)庫(kù)的工作流程是一開始就把物品放在這些移動(dòng)貨架上。事實(shí)證明，這種方式能夠最有效地利用空間。這很有道理。

亞馬遜倉(cāng)庫(kù)在收到一批新貨庫(kù)存時(shí)，顯然要做的事可能就是召喚一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，用它充足的貨架堆裝所有物品。這樣，有人訂購(gòu)一件物品時(shí)，剛剛裝貨的移動(dòng)機(jī)器人就會(huì)出現(xiàn)，人們可以從貨架上取出相應(yīng)物品。然而，如果移動(dòng)機(jī)器人被卡住、破損，或者無(wú)法使用，那么人們就無(wú)法得到需要的物品，這會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的速度。亞馬遜的策略是將貨物分配給多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，始終保持部分可用。

這種分布式堆裝的過(guò)程是隨機(jī)的，在這個(gè)過(guò)程中，堆裝員可能會(huì)將一些物品裝入出現(xiàn)的任何移動(dòng)機(jī)器人中。堆裝員決定堆裝物品最適合的位置，包括已裝有其他隨機(jī)物品的箱子，亞馬遜其實(shí)并不在乎具體怎么裝，只要庫(kù)存系統(tǒng)能夠追蹤物品的去向即可。

評(píng)估該系統(tǒng)的觀察人員很快注意到了兩個(gè)問(wèn)題：首先，亞馬遜產(chǎn)品的堆裝方式與傳統(tǒng)的揀貨機(jī)器人完全不兼容。其次，我們很容易理解為什么堆裝對(duì)機(jī)器人是一場(chǎng)噩夢(mèng)。機(jī)器人不僅必須小心翼翼地?cái)[布雜亂的物品，在箱子中騰出空間，還必須處理松緊帶，維持物品不從箱子中掉落，物品還必須擺放妥當(dāng)，不能遮擋視線或妨礙操作。

“對(duì)我來(lái)說(shuō)，這很難，但也不是太難，這是機(jī)器人可行操作的最前沿?！眮嗰R遜機(jī)器人人工智能的應(yīng)用科學(xué)高級(jí)經(jīng)理亞倫?帕內(nèi)斯（Aaron Parness）說(shuō)，“這是一件非常有趣的工作。”

帕內(nèi)斯加入亞馬遜之前在斯坦福大學(xué)和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研究了StickyBot和LEMUR等機(jī)器人，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)在微重力條件下抓取小行星的微脊椎抓取器。“擁有能夠在高度雜亂和高接觸環(huán)境中進(jìn)行交互的機(jī)器人是非常激動(dòng)人心的，我認(rèn)為這會(huì)開啟一波全新的應(yīng)用?！彼a(bǔ)充道。

亞馬遜的堆裝任務(wù)針對(duì)堆裝人員進(jìn)行了高度優(yōu)化，這對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)既是前沿，又是噩夢(mèng)。這意味著，實(shí)現(xiàn)對(duì)以人為中心的工作流程產(chǎn)生重大影響的機(jī)器人解決方案不會(huì)很遠(yuǎn)。因此，帕內(nèi)斯和高級(jí)應(yīng)用科學(xué)家帕克?奧萬(wàn)（Parker Owan）必須一起開發(fā)能夠解決該問(wèn)題的硬件和軟件。

他們的想法是這樣的：在硬件方面，設(shè)計(jì)一個(gè)掛鉤系統(tǒng)來(lái)將松緊帶扯出，以便使貨物進(jìn)入箱子。這是容易的部分，困難的部分體現(xiàn)在機(jī)械臂末端工具（EOAT）上。機(jī)械臂末端工具有兩個(gè)長(zhǎng)的傳送板，能輕輕擠壓拾取物品；內(nèi)表面有傳送帶，能將物品送入箱子。在傳送板之前，可延伸的薄金屬鏟進(jìn)入箱子，必要時(shí)能移動(dòng)物品，騰出空間。

要使用所有硬件，需要一些非常復(fù)雜的軟件，因?yàn)橄到y(tǒng)要能感知箱子里的物品（有些帶有松緊帶的物品可能會(huì)阻擋看到其他物品的視線）、判斷每個(gè)物品的特征、根據(jù)要堆裝的對(duì)象制定一個(gè)計(jì)劃、安全移動(dòng)這些物品，并使箱內(nèi)可用空間最大化，然后執(zhí)行操作，實(shí)現(xiàn)全部計(jì)劃。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分解這一過(guò)程，亞馬遜研究人員已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)堆裝成功率超過(guò)90%。

現(xiàn)在，原型機(jī)正在華盛頓州的一個(gè)亞馬遜運(yùn)營(yíng)中心堆裝實(shí)際庫(kù)存物品。其目標(biāo)是堆裝亞馬遜數(shù)百萬(wàn)件物品庫(kù)存中的85%。85%的比例已經(jīng)足夠好，因?yàn)樵撓到y(tǒng)將安裝在公司員工所用的同一操作流程中。該系統(tǒng)若無(wú)法處理某項(xiàng)任務(wù)，就會(huì)將其交給人來(lái)完成。

至于亞馬遜倉(cāng)庫(kù)問(wèn)題的另一部分：揀貨，亞馬遜已經(jīng)開始與學(xué)術(shù)界進(jìn)行更多的接觸。“我的團(tuán)隊(duì)贊助了麻省理工大學(xué)和華盛頓大學(xué)的研究?！迸羶?nèi)斯說(shuō)，“華盛頓大學(xué)的團(tuán)隊(duì)實(shí)際上正在研究揀貨。堆裝和揀貨都是非常困難、非常誘人的問(wèn)題，我希望能及時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題！”

審核編輯 ：李倩