奋进的中国再度(dù)点燃激情与梦(mèng)想的圣火,世界翘首以(yǐ)待的北京冬奥会于(yú)2022年2月4日盛大开(kāi)幕。
“水立方”变身“冰立方”、“百米级、分(fèn)钟级”精准气象预报、国家速滑馆世界跨度最大的(de)单(dān)层双(shuāng)向正(zhèng)交马鞍形索(suǒ)网(wǎng)屋面(miàn)、5G信号覆(fù)盖(gài)所(suǒ)有场馆、8K比赛画面实时传输……科技冬(dōng)奥是北(běi)京2022年冬奥会和冬(dōng)残(cán)奥会的主要特(tè)色,是体(tǐ)现我国综合国(guó)力的舞台,更(gèng)是实现高水(shuǐ)平科技(jì)自(zì)立(lì)自强的舞台。
中国科协网开设“科技(jì)奥(ào)运的背后(hòu)故事”专题,挖(wā)掘冬奥高(gāo)科技的幕(mù)后故(gù)事(shì)、幕后英雄,展现中国科协所属全国(guó)学(xué)会及广大科技工作(zuò)者在“科技冬奥”中的拼搏、奉(fèng)献、创(chuàng)新、超越(yuè),记录科技工作者(zhě)助力北京冬(dōng)奥冰雪史诗的感人故(gù)事。
没(méi)有防护服,没有护目镜,它是(shì)代替人(rén)类剿灭新冠(guàn)病毒勇敢无言的“消杀卫士”。
锁(suǒ)定目(mù)标,挥臂前(qián)进,前后左右,下(xià)一个目(mù)标……在北京2022年冬奥会国(guó)家体育场运动员更衣室门(mén)口,一个装(zhuāng)有机械臂的智能(néng)消毒机器人,正熟(shú)练自主(zhǔ)地对所有桌面依(yī)次进行深紫外线消杀(shā)。
“机器人的作用(yòng)就是替代(dài)人(rén)操(cāo)作深紫外(wài)设备,在危险或(huò)潜(qián)在危(wēi)险区域实施物(wù)体表(biǎo)面消毒或空气消毒,以减少交叉感染,保护人类健(jiàn)康。”中(zhōng)国自动(dòng)化学会会(huì)员、中国(guó)科学院自动化研究所(suǒ)研究员赵晓光说(shuō)。
与普通(tōng)的消毒机器人(rén)不同,在面(miàn)对复(fù)杂物(wù)体表面(miàn)时,这款智能(néng)消毒机(jī)器人(rén)不仅能自适应地识别物(wù)体的形状,还能自主规划消毒轨迹,实现高效(xiào)、精(jīng)准的消杀效果(guǒ),更适合在无人操(cāo)作的环境下工作。
而这背后,正是基于(yú)紫外线芯片技术、多自由度机械臂技术以及(jí)双目视觉识(shí)别技术、智能控制技术。
“机(jī)械臂智能消毒(dú)机器人属(shǔ)于强力(lì)表(biǎo)面消杀型,机器人手持的消毒设(shè)备(bèi)可以产生(shēng)265-275纳米(mǐ)的深紫外线,仅需3-5秒的照射(shè),就(jiù)能杀掉物体表面(miàn)90%以上(shàng)的细菌和病毒。”赵晓光说。
但这也对机器(qì)人的智能化程度提出了更高要求。它不仅要有较高(gāo)的(de)自主感(gǎn)知,能(néng)精确(què)识(shí)别目标(biāo)物体是人还是物(wù),还要自(zì)主(zhǔ)决策和自主执行,规划消杀(shā)哪里、从哪里开始、到哪(nǎ)里结束,并自(zì)行完(wán)成整(zhěng)个任务。
除了机械(xiè)臂智能消毒机器人,赵(zhào)晓光团队还将智(zhì)能机器人(rén)与准分子消毒灯巧妙地结合在一(yī)起,共(gòng)同助力北京冬奥会和冬残奥会(huì)的防(fáng)疫工作。
准分子(zǐ)消毒灯(dēng),在(zài)很(hěn)多媒体报道中被称为“光疫苗”,它能发出222纳米波长的紫(zǐ)外线,对被照射的空气实现(xiàn)消毒,并且不会对人体(tǐ)产生伤害。
就(jiù)在去年,这款消毒“黑科技”还(hái)随东京奥运会中国代表团出征东京。
而当大家(jiā)感慨准分子消毒灯的“神奇”功效时,赵晓(xiǎo)光就已在思考如何让准分(fèn)子消毒灯与智能机器人结合,实现更高效便捷可流(liú)动式(shì)的(de)消毒。
“深(shēn)紫外消(xiāo)毒(dú)设备其实是一种(zhǒng)消毒(dú)工(gōng)具,而机器人(rén)就是替代人类来使(shǐ)用工具,以保护人员安全、减(jiǎn)轻劳动量。”赵晓光说。
为了尽快让智(zhì)能消毒机(jī)器(qì)人“上(shàng)岗”北京冬奥会,她带领团队(duì)投入到争分夺秒的科研中。
实际上(shàng),赵晓光团(tuán)队所在的中(zhōng)科院自动化研究所复杂系(xì)统管理与(yǔ)控制(zhì)国家重点实验(yàn)室在智能机器人方面已有30多(duō)年(nián)积累(lèi),而她自己(jǐ)在该领域也深耕了20多年。对他(tā)们而言,相较于技术(shù)上(shàng)的(de)难题,机(jī)器人设(shè)计工艺才是更(gèng)大的挑(tiāo)战。
“那段时间,我们都放下了手上的其他工作,专(zhuān)心(xīn)推敲机器人(rén)的(de)细节设计,因为一旦到(dào)了加工环节,就意(yì)味着(zhe)要增(zēng)加成本,所以很多细节我(wǒ)们必须反复推(tuī)敲,最终定稿后,才(cái)联系(xì)工厂(chǎng)加工。”赵晓光回忆(yì)道。
虽然(rán)目前已(yǐ)经“上岗”的两种智能消毒机器人(rén)已经表(biǎo)现出了出色的工作能力,但有一(yī)点(diǎn)赵晓光还不是很“满意”,那就是它们的“颜值”。
“它(tā)们还不是很好看(kàn),没有那么萌。”赵晓(xiǎo)光说,“如(rú)果完成功能设(shè)计后再考虑外观(guān),就感(gǎn)觉怎么装都不对。应该在最初就让产品(pǐn)设计人员融合到(dào)团队里,让机器人实用又好看。”
赵晓(xiǎo)光(guāng)表示(shì),下一步将继续(xù)改进智能(néng)消毒机器(qì)人的设(shè)计工艺、降低成本,尽快让消毒机器人走进人(rén)们日常(cháng)生活。“我们(men)希望智能机器人系统在(zài)各种应用场(chǎng)景中,实(shí)现从理论到实践的不(bú)断(duàn)突破,最终(zhōng)使机器人越(yuè)来越智(zhì)能,帮助人类做(zuò)更多的事。”
在赵晓光看来,北(běi)京(jīng)2022年(nián)冬奥会,不(bú)仅是奥林匹克(kè)精神的体(tǐ)现,也(yě)是向世界展(zhǎn)现中(zhōng)国精神的盛(shèng)会,“作为科(kē)技工作者,能(néng)够为北京冬奥尽(jìn)一份力,备感(gǎn)荣耀。我们(men)课题组已经做好全力以赴为冬奥会(huì)服(fú)务(wù)的各项准备,让我们共同(tóng)期待这场冰雪盛(shèng)会。”