标准物质智能配送机器人系统

陈光/上海市计量测试技术研究院

0 引言

自从2017年上海市计量测试技术研究院大力推行网上服务平台以来，选择使用平台办理各类业务的客户越来越多。标准物质的销售量也因此呈快速增长的趋势，2020年全年标准物质的销售量达到44 000多瓶。面对现状，近几年，标准物质销售系统也在不断升级改造，优化操作流程，使标准物质的有效期和库存数量更透明，便于客户根据需求下单购买。而随着标准物质在生产与销售间流转速度的不断加快，对标准物质在专业部门（实验室）与销售部门（业务部门）间的交接也提出了极高的要求。

原有标准物质的交接方式通过传统的人工交接来实现，浪费人力资源的同时工作效率也极其低下。为了使标准物质的业务交接流程自动化、数字化，减少人工工作量，提高工作效率，使用机器人来运输标准物质是一种安全、高效的方式。

1 标准物质智能配送机器人

使用机器人来运输标准物质，从而实现标准物质交接的自动化和数字化。整个流程通过本单位的管理系统呼叫机器人到达指定地点后，通过短信和电话的方式，通知专业部门或者业务部门的交接人员。交接人员根据标准物质网上销售系统的客户订单，准备相应的标准物质。之后通过机器人运输的方式，把标准物质送到业务窗口。以此简化交接流程，更便捷、安全、快速地完成标准物质运输工作，从而提高整个标准物质销售工作的效率与人员利用率。智能配送机器人如图1所示。

图1 机器人示意图

智能配送机器人系统最重要的部分为机器人本体。机器人本体根据运输标准物质的需要，包含特制箱体、感应雷达、操作面板等。特制箱体根据各类标准物质储存容器的尺寸，设计成上下结构，由3个仓组成，分别为2个单仓和1个双仓（单仓尺寸：185 mm×245 mm×330 mm；双仓尺寸：370 mm×245 mm×330 mm；负重大于25 kg）。仓体的尺寸能保证单次运输大约40瓶500 ml的标准物质，并且箱体保证有足够的抗震、抗碰撞能力，以防标准物质在运输中损坏。箱体内部还垫有防滑、防腐蚀的垫子，确保在意外情况下，机器人不会被损坏，能正常运行。机器人的3个仓只能由特定人员通过小程序或者密码才能打开。机器人的总体尺寸可以保证其穿梭于实验室的各个走廊之间。

机器人根据事先规划好的地图，在业务窗口至实验室之间运输标准物质。底盘部分装有雷达，能使机器人感应到2 m内的障碍物，并及时做出避让。运输过程中机器人靠近门禁时能自动开启门禁。

机器人的移动速度稍快于人的通常步行速度，在运行过程中，移动速度可以调节，通常为了稳妥起见，速度会稍慢于人的通常步行速度。一般情况下，机器人会在电量低于20%的情况下自动回到充电桩充电（移动速度约0～1.4 m/s；工作时长约6～8 h；充电时间：3.5 h）。可以通过专用的微信小程序或者本单位的管理系统来操作机器人。

小程序界面如图2所示。具体功能包括召唤机器人、递送标准物质以及回充电桩充电。通常由专业部门的交接人员使用。

图2 小程序界面

智能配送机器人系统的另一个功能为利用微信小程序的接口文档，使管理系统通过该接口与机器人完成对接、互通。接口规定通过https协议，使用json作为数据格式，并通过Java计算机语言，建立了一套机器人智能调度系统，达到管理系统能直接操控机器人的目的。打通了管理系统与机器人专用程序的“壁垒”，为机器人将来在其他领域的应用打下了基础。

2 应用情况

机器人经过几个月的运行试验，完成了标准物质在专业部门与业务部门间的安全运输工作。运输过程中小程序调度机器人移动、规划移动路线、控制仓门开启、调节移动速度、避障情况、靠近门禁自动开启等方面均正常，运行过程中机器人工作基本稳定，满足运输要求。

在使用机器人过程中发现还有很多潜力可以发掘，例如，可以增加运输路线，让机器人服务于更多的专业部门；可以改进箱体结构及大小，让机器人能装载更多的标准物质，从而提高工作效率等。

3 结语

在业务部门服务窗口的日常工作中各类样品的交接运输工作一直为重要的环节之一，使用高科技手段提高工作效率是未来必然面临的课题。而在标准物质运输中使用机器人，则是一次大胆的尝试。从长远的角度看，面对市场竞争的日益激烈，客户要求的日益提升，各个岗位工作量的日益增加，在服务窗口使用自动化、数字化工作手段是大势所趋。