作者:科信 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/4 19:59:35
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科技冬奥的背后故事
智能消毒机器人 站好冬奥防疫岗

 

编者按:

奋进的中国再度点燃激情与梦想的圣火,世界翘首以待的北京冬奥会于2月4日开幕。

“水立方”变身“冰立方”、“百米级、分钟级”精准气象预报、国家速滑馆世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面、5G信号覆盖所有场馆、8K比赛画面实时传输……科技冬奥是北京2022年冬奥会和冬残奥会的主要特色,是体现我国综合国力的舞台,更是实现高水平科技自立自强的舞台。

中国科协网开设“科技冬奥的背后故事”专题,挖掘冬奥高科技的幕后故事、幕后英雄,展现中国科协所属全国学会及广大科技工作者在“科技冬奥”中的拼搏、奉献、创新、超越,记录科技工作者助力北京冬奥冰雪史诗的感人故事。

 

没有防护服,没有护目镜,它是代替人类剿灭新冠病毒勇敢无言的“消杀卫士”。

锁定目标,挥臂前进,前后左右,下一个目标……在北京2022年冬奥会国家体育场运动员更衣室门口,一个装有机械臂的智能消毒机器人,正熟练自主地对所有桌面依次进行深紫外线消杀。

“机器人的作用就是替代人操作深紫外设备,在危险或潜在危险区域实施物体表面消毒或空气消毒,以减少交叉感染,保护人类健康。”中国自动化学会会员、中国科学院自动化研究所研究员赵晓光说。

与普通的消毒机器人不同,在面对复杂物体表面时,这款智能消毒机器人不仅能自适应地识别物体的形状,还能自主规划消毒轨迹,实现高效、精准的消杀效果,更适合在无人操作的环境下工作。

而这背后,正是基于紫外线芯片技术、多自由度机械臂技术以及双目视觉识别技术、智能控制技术。

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搭载准分子消毒灯的智能消毒机器人   受访者供图

“机械臂智能消毒机器人属于强力表面消杀型,机器人手持的消毒设备可以产生265-275纳米的深紫外线,仅需3-5秒的照射,就能杀掉物体表面90%以上的细菌和病毒。”赵晓光说。

但这也对机器人的智能化程度提出了更高要求。它不仅要有较高的自主感知,能精确识别目标物体是人还是物,还要自主决策和自主执行,规划消杀哪里、从哪里开始、到哪里结束,并自行完成整个任务。

除了机械臂智能消毒机器人,赵晓光团队还将智能机器人与准分子消毒灯巧妙地结合在一起,共同助力北京冬奥会和冬残奥会的防疫工作。

准分子消毒灯,在很多媒体报道中被称为“光疫苗”,它能发出222纳米波长的紫外线,对被照射的空气实现消毒,并且不会对人体产生伤害。

就在去年,这款消毒“黑科技”还随东京奥运会中国代表团出征东京。

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机械臂消毒机器人正在对桌面物品进行消毒   受访者供图

而当大家感慨准分子消毒灯的“神奇”功效时,赵晓光就已在思考如何让准分子消毒灯与智能机器人结合,实现更高效便捷可流动式的消毒。

“深紫外消毒设备其实是一种消毒工具,而机器人就是替代人类来使用工具,以保护人员安全、减轻劳动量。”赵晓光说。

为了尽快让智能消毒机器人“上岗”北京冬奥会,她带领团队投入到争分夺秒的科研中。

实际上,赵晓光团队所在的中科院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室在智能机器人方面已有30多年积累,而她自己在该领域也深耕了20多年。对他们而言,相较于技术上的难题,机器人设计工艺才是更大的挑战。

“那段时间,我们都放下了手上的其他工作,专心推敲机器人的细节设计,因为一旦到了加工环节,就意味着要增加成本,所以很多细节我们必须反复推敲,最终定稿后,才联系工厂加工。”赵晓光回忆道。

虽然目前已经“上岗”的两种智能消毒机器人已经表现出了出色的工作能力,但有一点赵晓光还不是很“满意”,那就是它们的“颜值”。

“它们还不是很好看,没有那么萌。”赵晓光说,“如果完成功能设计后再考虑外观,就感觉怎么装都不对。应该在最初就让产品设计人员融合到团队里,让机器人实用又好看。”

赵晓光表示,下一步将继续改进智能消毒机器人的设计工艺、降低成本,尽快让消毒机器人走进人们日常生活。“我们希望智能机器人系统在各种应用场景中,实现从理论到实践的不断突破,最终使机器人越来越智能,帮助人类做更多的事。”

在赵晓光看来,北京2022年冬奥会,不仅是奥林匹克精神的体现,也是向世界展现中国精神的盛会,“作为科技工作者,能够为北京冬奥尽一份力,备感荣耀。我们课题组已经做好全力以赴为冬奥会服务的各项准备,让我们共同期待这场冰雪盛会。”

 

 
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