奋(fèn)进的中国再度(dù)点燃激情与梦(mèng)想的圣火,世界翘首(shǒu)以待的北京(jīng)冬奥会于(yú)2022年(nián)2月(yuè)4日盛大开(kāi)幕。
“水立方(fāng)”变身(shēn)“冰立方”、“百米(mǐ)级、分钟(zhōng)级”精准气象预报、国家速滑馆世(shì)界跨度最大的(de)单(dān)层(céng)双向正交(jiāo)马鞍形索网屋面、5G信号覆盖所(suǒ)有场馆、8K比赛画面(miàn)实时传输(shū)……科(kē)技冬奥是北京2022年冬(dōng)奥会(huì)和冬残奥会(huì)的(de)主要特色(sè),是体现我国(guó)综(zōng)合国力的(de)舞台,更是实现高水(shuǐ)平科技自(zì)立自强的舞台(tái)。
中国(guó)科协网开设(shè)“科技奥运的背后故事”专题,挖掘冬奥高科(kē)技的幕后故事、幕(mù)后英雄(xióng),展现中国科协所(suǒ)属(shǔ)全国学会及广大科技工作者在(zài)“科技(jì)冬奥”中的拼搏、奉献(xiàn)、创新、超(chāo)越,记录科技工作者助力北京冬奥冰雪史诗(shī)的感人故事。
没有防护服,没有(yǒu)护(hù)目镜(jìng),它(tā)是代替人类剿灭新冠(guàn)病毒勇敢(gǎn)无言的“消杀卫(wèi)士”。
锁定目标,挥臂(bì)前进,前后左右,下一个目标……在北(běi)京2022年冬奥会国家体育场运动员更衣(yī)室门口,一个装有机械臂的智能消毒机(jī)器(qì)人,正熟练自(zì)主地(dì)对所有桌面依(yī)次进(jìn)行深紫外线消杀。
“机器人的作用就是替代人(rén)操作深紫外设备,在(zài)危险或(huò)潜在危险区(qū)域实施物体表(biǎo)面(miàn)消毒或空气(qì)消毒(dú),以(yǐ)减少交叉感染,保护人类健康。”中国(guó)自动化(huà)学会会(huì)员、中国科学院自动化研究所研究员(yuán)赵晓光说。
与普通的消毒机器人不同(tóng),在面对(duì)复杂物体表面时,这款智能消毒机器人不(bú)仅能自适应地识(shí)别(bié)物体的形状,还(hái)能自主规划消毒轨迹,实现高效、精(jīng)准的消杀效果,更适(shì)合在(zài)无人操作的环(huán)境下工作。
而这(zhè)背后,正是基于紫外(wài)线(xiàn)芯片(piàn)技术、多自由度(dù)机械臂技术以(yǐ)及双目视觉(jiào)识别技术、智能(néng)控制技术。
“机械臂智(zhì)能消(xiāo)毒机器人属于强力(lì)表面消(xiāo)杀型,机器人手(shǒu)持的消毒设备可(kě)以产生(shēng)265-275纳米(mǐ)的深紫(zǐ)外线,仅(jǐn)需(xū)3-5秒的照射,就能杀(shā)掉物体表面90%以(yǐ)上的细菌和病毒。”赵晓光说。
但(dàn)这也对机器人的智能化(huà)程度(dù)提出了更高要求(qiú)。它不仅要(yào)有较(jiào)高(gāo)的(de)自主感知(zhī),能(néng)精(jīng)确识别目标物体是人还是物(wù),还要自主决(jué)策和(hé)自主执行,规(guī)划消杀哪里、从哪里开始、到哪(nǎ)里结束,并自行(háng)完成(chéng)整个任务。
除了机械臂智能(néng)消毒机器人,赵(zhào)晓(xiǎo)光团队还将智能机(jī)器(qì)人与准(zhǔn)分子消(xiāo)毒灯巧妙地(dì)结合在一起(qǐ),共同(tóng)助(zhù)力北京冬奥会(huì)和(hé)冬残奥(ào)会(huì)的防疫工作。
准分子消毒(dú)灯,在很多媒(méi)体报道中被称为“光疫苗”,它能(néng)发(fā)出222纳米波长的紫外线,对被照射(shè)的空气实现消毒,并且(qiě)不会对人(rén)体产生(shēng)伤害(hài)。
就在去年,这款消毒(dú)“黑科技”还随(suí)东京奥运会(huì)中国(guó)代表团出征东(dōng)京。
而当大(dà)家感慨准分子消毒灯的“神奇”功效时(shí),赵晓光就已(yǐ)在思考如何让准(zhǔn)分子消毒(dú)灯与(yǔ)智能机(jī)器人(rén)结合,实现更高效便(biàn)捷(jié)可流(liú)动(dòng)式的消毒(dú)。
“深紫(zǐ)外消毒设备其实是一种消毒工(gōng)具,而机器人就是替代(dài)人类来使用工(gōng)具,以保护(hù)人员安全、减轻劳动量(liàng)。”赵晓光(guāng)说。
为了尽(jìn)快让智能消毒机器人“上岗”北京冬奥会(huì),她带(dài)领团(tuán)队投入(rù)到争(zhēng)分夺秒的科研中。
实际上,赵晓光团队所在(zài)的中科院自动化研究所复杂系统管(guǎn)理与控制国家重点实验室在智能机器人方面已有(yǒu)30多(duō)年积累,而她自己在该领域也(yě)深耕(gēng)了20多年。对他们(men)而言,相较于技术(shù)上的难题,机器人设计工艺才是更大(dà)的挑战。
“那段时间,我们都(dōu)放下(xià)了手(shǒu)上的其他工(gōng)作,专心推敲机器人(rén)的细节设(shè)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(bì)须(xū)反(fǎn)复推敲(qiāo),最终定稿后(hòu),才联系工厂加工。”赵晓光回忆道(dào)。
虽然目前(qián)已经“上岗”的两种(zhǒng)智能消毒机器人已经表(biǎo)现出了出色(sè)的工作能力,但有一点赵晓光还不(bú)是很“满意”,那就(jiù)是(shì)它们(men)的(de)“颜值”。
“它们还不是很好看,没有那么(me)萌。”赵晓光说,“如果完成功(gōng)能设计后再(zài)考虑外观,就感觉怎么(me)装都不对。应该在最初就让产品设(shè)计人员融合(hé)到团队里,让机器人实用又(yòu)好看。”
赵晓(xiǎo)光表示,下一步将(jiāng)继(jì)续改进智能(néng)消毒(dú)机器人的设计(jì)工艺、降低成本,尽快让(ràng)消毒机器人(rén)走进人们日常(cháng)生活(huó)。“我们希望智能机器人(rén)系统在各种应用场景(jǐng)中,实现从理(lǐ)论到实践的不断突破,最终使机器人越(yuè)来越智能,帮助人类做更多的事。”
在赵晓光看来,北京2022年冬(dōng)奥会,不(bú)仅是奥林匹克精神(shén)的体现,也是向世界展(zhǎn)现中国(guó)精神的盛会,“作为科技工作者(zhě),能够(gòu)为北京冬奥尽一(yī)份(fèn)力,备感荣耀。我们课题组已(yǐ)经做好全力(lì)以赴(fù)为冬奥会服务的各项准备,让我们(men)共(gòng)同期待(dài)这场冰雪(xuě)盛会。”