作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2020/3/28 21:39:43
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疫情催生“门神”
——“荼与”测温机器人为解决痛点而生

 

对司乘人员进行体温测量

 

 研发人员在清华大学停车场安装机器人

随着各地陆续复工、复学,学校、工厂、医院等场合都面临快速完成体温检测,同时又避免人群聚集的难题。

针对此问题,清华大学教授刘辛军团队奋战36天,开发出“荼与”(名字取自门神之一神荼,神荼又名荼与)机器人,该系统可安装于室外,对行人实现2秒测温,车辆实现20秒内所有司乘人员体温筛查,且室外环境测温精度达0.2℃。

“离谱的体温

我们都有这样的经验,小区门口检测的体温,比正常体温低多了。

“我们做过很多实验,有时候低得离谱,体温32℃、30℃都有。”刘辛军对《中国科学报》说,“这种情况下低烧根本测不出来,甚至会漏掉个别高烧者。”

体温测量时,测温仪的距离、仪器工作环境,包括脸上的化妆、灰尘、头发遮挡都会影响检测的准确性。从检测部位来说,手腕测量的准确性高一些,但还会受环境温度影响。

“目前市场上的体温检测设备通常有0.5℃的误差,个别好的也有0.3℃误差。而我们这款机器人能把误差控制在0.2℃之内。”刘辛军解释说,除了正常的测量误差,工作环境温度会影响额温枪检测元件的准确性,“这是我们平时测出离谱体温的主要原因”。

“机器人”的优势

和其他检查设备相比,这款机器人的优势是准确、快速、环境适应性好。

“既然环境对测温元器件的影响不可避免,我们就从补偿优化方面着手,设计一套新算法来解决问题。”刘辛军说,这款机器人会先检测工作环境的温度,然后利用算法对温度进行补偿。为保证室外环境测温更加准确稳定,修正温度补偿模型时,团队成员一次次在寒风中撸起袖子,露出小臂做测试比对。

“目前的红外体温仪只能用于室内,比如机场、地铁内部。即使检测出发烧者,但他已经进来了,也可能接触了其他人,这就带来了隐患。我们的机器人可以放在室外,从入口进行检测,避免病毒携带者进入室内。”刘辛军说,“我还有个想法,比如在医院门口安装这样的设备,然后设计两个通道,进来的人先检测体温,然后根据体温筛查结果进行分流,这就可以大大减少医院内人员接触感染的机会。”

该机器人有两款,针对行人和车辆,针对行人的可以安装在门口,行人伸出手臂检测,在机器人前停留2秒,体温合格后大门自动打开,这样可以免去人员值守。针对汽车的机器人安装在车辆通道口,汽车驶过时机器人系统会语音提示驾驶员停车、打开车窗,并识别出车内的人数和大致位置,然后机器人把测温器伸到车窗前,司乘人员伸出手臂至测温器下方,在手腕脉搏处进行温度采集。20秒内可完成车内所有人的体温检测,体温合格后闸机自动放行。

用好技术积累

2月初,一位烟台市开发区的朋友在微信中告诉刘辛军,节后开发区复工,面临的最大问题是疫情防控中的体温检测。刘辛军忽然意识到,这是个普遍的问题,而他们团队在视觉感知、人机交互、机械设计方面有大量的技术储备,正好可以用自己的研究积累为家乡做点事。

说干就干,刘辛军紧急召集实验室老师和同学集体攻关,讨论技术路线、反复比较和论证、设计出图、购买元器件,与烟台清科嘉机器人联合研究院有限公司合作组装生产。经过36个昼夜的奋战,他们硬是从想法到实物创造出一套机器人体温自动筛查系统。

3月12日,第一套试验样机在山东烟台开发区测试。3月18日,第一套体温筛查机器人系统试验样机运到清华大学后,刘辛军等人又对参数、算法、模型进行调整。从3月18日开始,每天8:00至18:00,他们一直露天蹲守在车场,随时监测,现场调试,有时为了获取晚上数据,还要坚持到八九点钟,目前这套体温筛查机器人系统运行稳定,测温准确度达0.2°,且已经通过了北京市计量院的第三方检测。

目前,流动车辆司乘人员体温自动筛查系统的第二代产品正在生产。而用于行人体温筛查的10套设备已经联系好包括武汉一家单位、烟台一所中学和北京一家医院在内的多个用户,即将举行第一批实地测验。

 
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