標準物質智能配送機器人系統

陳光/上海市計量測試技術研究院

0 引言

自從2017年上海市計量測試技術研究院大力推行網上服務平臺以來，選擇使用平臺辦理各類業務的客戶越來越多。標準物質的銷售量也因此呈快速增長的趨勢，2020年全年標準物質的銷售量達到44 000多瓶。面對現狀，近幾年，標準物質銷售系統也在不斷升級改造，優化操作流程，使標準物質的有效期和庫存數量更透明，便于客戶根據需求下單購買。而隨著標準物質在生產與銷售間流轉速度的不斷加快，對標準物質在專業部門（實驗室）與銷售部門（業務部門）間的交接也提出了極高的要求。

原有標準物質的交接方式通過傳統的人工交接來實現，浪費人力資源的同時工作效率也極其低下。為了使標準物質的業務交接流程自動化、數字化，減少人工工作量，提高工作效率，使用機器人來運輸標準物質是一種安全、高效的方式。

1 標準物質智能配送機器人

使用機器人來運輸標準物質，從而實現標準物質交接的自動化和數字化。整個流程通過本單位的管理系統呼叫機器人到達指定地點后，通過短信和電話的方式，通知專業部門或者業務部門的交接人員。交接人員根據標準物質網上銷售系統的客戶訂單，準備相應的標準物質。之后通過機器人運輸的方式，把標準物質送到業務窗口。以此簡化交接流程，更便捷、安全、快速地完成標準物質運輸工作，從而提高整個標準物質銷售工作的效率與人員利用率。智能配送機器人如圖1所示。

圖1 機器人示意圖

智能配送機器人系統最重要的部分為機器人本體。機器人本體根據運輸標準物質的需要，包含特制箱體、感應雷達、操作面板等。特制箱體根據各類標準物質儲存容器的尺寸，設計成上下結構，由3個倉組成，分別為2個單倉和1個雙倉（單倉尺寸：185 mm×245 mm×330 mm；雙倉尺寸：370 mm×245 mm×330 mm；負重大于25 kg）。倉體的尺寸能保證單次運輸大約40瓶500 ml的標準物質，并且箱體保證有足夠的抗震、抗碰撞能力，以防標準物質在運輸中損壞。箱體內部還墊有防滑、防腐蝕的墊子，確保在意外情況下，機器人不會被損壞，能正常運行。機器人的3個倉只能由特定人員通過小程序或者密碼才能打開。機器人的總體尺寸可以保證其穿梭于實驗室的各個走廊之間。

機器人根據事先規劃好的地圖，在業務窗口至實驗室之間運輸標準物質。底盤部分裝有雷達，能使機器人感應到2 m內的障礙物，并及時做出避讓。運輸過程中機器人靠近門禁時能自動開啟門禁。

機器人的移動速度稍快于人的通常步行速度，在運行過程中，移動速度可以調節，通常為了穩妥起見，速度會稍慢于人的通常步行速度。一般情況下，機器人會在電量低于20%的情況下自動回到充電樁充電（移動速度約0～1.4 m/s；工作時長約6～8 h；充電時間：3.5 h）。可以通過專用的微信小程序或者本單位的管理系統來操作機器人。

小程序界面如圖2所示。具體功能包括召喚機器人、遞送標準物質以及回充電樁充電。通常由專業部門的交接人員使用。

圖2 小程序界面

智能配送機器人系統的另一個功能為利用微信小程序的接口文檔，使管理系統通過該接口與機器人完成對接、互通。接口規定通過https協議，使用json作為數據格式，并通過Java計算機語言，建立了一套機器人智能調度系統，達到管理系統能直接操控機器人的目的。打通了管理系統與機器人專用程序的“壁壘”，為機器人將來在其他領域的應用打下了基礎。

2 應用情況

機器人經過幾個月的運行試驗，完成了標準物質在專業部門與業務部門間的安全運輸工作。運輸過程中小程序調度機器人移動、規劃移動路線、控制倉門開啟、調節移動速度、避障情況、靠近門禁自動開啟等方面均正常，運行過程中機器人工作基本穩定，滿足運輸要求。

在使用機器人過程中發現還有很多潛力可以發掘，例如，可以增加運輸路線，讓機器人服務于更多的專業部門；可以改進箱體結構及大小，讓機器人能裝載更多的標準物質，從而提高工作效率等。

3 結語

在業務部門服務窗口的日常工作中各類樣品的交接運輸工作一直為重要的環節之一，使用高科技手段提高工作效率是未來必然面臨的課題。而在標準物質運輸中使用機器人，則是一次大膽的嘗試。從長遠的角度看，面對市場競爭的日益激烈，客戶要求的日益提升，各個崗位工作量的日益增加，在服務窗口使用自動化、數字化工作手段是大勢所趨。