奋进的(de)中国再度点燃激情与梦(mèng)想的圣(shèng)火,世界(jiè)翘首以待的北(běi)京冬(dōng)奥(ào)会于2022年2月4日盛大(dà)开幕(mù)。
“水立方”变(biàn)身“冰立方”、“百米(mǐ)级、分钟级”精准气象预报、国家速滑(huá)馆(guǎn)世界(jiè)跨(kuà)度最大的单层双向(xiàng)正交(jiāo)马鞍形索网屋面、5G信(xìn)号(hào)覆盖所(suǒ)有场馆、8K比赛画面(miàn)实时传输……科技冬奥是(shì)北京(jīng)2022年冬奥会和冬残奥(ào)会的主(zhǔ)要特色,是(shì)体现我(wǒ)国综(zōng)合(hé)国力的舞台,更是实现高水平科技自(zì)立自强(qiáng)的舞台。
中国科协网开设“科(kē)技奥运(yùn)的背后故(gù)事”专题,挖掘冬奥高科技的幕后(hòu)故事、幕后英雄,展现中国科协所属全(quán)国学(xué)会及(jí)广大科技工作者在“科技冬奥”中的拼搏、奉献、创新、超越,记(jì)录科技工作者助力北京冬奥冰(bīng)雪史诗的感人故事。
没有(yǒu)防护服,没(méi)有护目(mù)镜,它是代(dài)替人类剿灭(miè)新(xīn)冠病毒勇敢无(wú)言的“消杀卫士”。
锁(suǒ)定(dìng)目标,挥臂前(qián)进,前后左(zuǒ)右,下一个目标(biāo)……在(zài)北京2022年(nián)冬奥会国家体育场(chǎng)运(yùn)动员(yuán)更(gèng)衣室门口(kǒu),一个装有(yǒu)机械臂(bì)的智能(néng)消毒机(jī)器(qì)人,正熟练自主地对所有桌面(miàn)依次进行深紫(zǐ)外线消杀。
“机(jī)器人(rén)的作(zuò)用就是替代人操作深紫外设(shè)备,在危(wēi)险或潜在危险区域(yù)实施(shī)物体表面消毒或(huò)空(kōng)气(qì)消毒,以减少交叉(chā)感染,保(bǎo)护人类(lèi)健康(kāng)。”中国自动化学会会员、中(zhōng)国科学院(yuàn)自动化研(yán)究所研究员赵(zhào)晓光说。
与普通的消毒机器人(rén)不(bú)同(tóng),在面对复杂物(wù)体表面时,这(zhè)款智能消(xiāo)毒机器人不仅(jǐn)能自(zì)适应地(dì)识别(bié)物体的形状,还能(néng)自(zì)主规划(huá)消毒(dú)轨迹,实现高效、精准的消杀效果(guǒ),更适合在无人(rén)操作的环(huán)境下(xià)工作(zuò)。
而这背后(hòu),正是基于紫外线芯片技术、多自由度机(jī)械臂技术以及(jí)双目视觉(jiào)识别(bié)技术、智(zhì)能控(kòng)制技术。
“机械臂智能消(xiāo)毒机器人(rén)属于(yú)强力表面消杀型,机器(qì)人手持的消毒设备(bèi)可以产生265-275纳米的深紫外线,仅需3-5秒(miǎo)的照射(shè),就能杀掉物体表面90%以上的细菌和病毒。”赵(zhào)晓光说(shuō)。
但这也对机器人的智能化程度提出了(le)更高要求。它不仅要有(yǒu)较(jiào)高(gāo)的自主(zhǔ)感知,能精确识(shí)别目标(biāo)物体是人(rén)还是(shì)物,还要(yào)自主决策(cè)和自主(zhǔ)执(zhí)行,规(guī)划(huá)消杀哪里(lǐ)、从哪(nǎ)里开始、到(dào)哪里(lǐ)结束(shù),并自行完成整个任(rèn)务。
除了机(jī)械臂智能消(xiāo)毒机器人,赵晓光团队还(hái)将智能机器人与准分子消毒灯(dēng)巧妙地结(jié)合在一起,共同(tóng)助力北京冬奥会和冬残奥会的(de)防疫工作。
准分子消毒灯,在很多媒体(tǐ)报道中被称为(wéi)“光疫苗”,它能发出222纳(nà)米波长的紫外线,对被照射的空气(qì)实现消毒,并且(qiě)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(huì)中国代(dài)表团出征东京(jīng)。
而当(dāng)大家感慨准分子消毒灯的“神奇”功效(xiào)时(shí),赵晓(xiǎo)光(guāng)就已在思考(kǎo)如何让准分子消毒灯与智能机器人结合,实(shí)现更高效便捷可流(liú)动(dòng)式的(de)消毒。
“深紫外(wài)消毒设(shè)备其实是一种消(xiāo)毒工具,而机器(qì)人就是替代人(rén)类来使(shǐ)用工具,以保(bǎo)护人员安全(quán)、减轻劳动量。”赵晓光说(shuō)。
为了尽(jìn)快让智(zhì)能消(xiāo)毒机器人“上岗”北京冬奥会(huì),她带领团(tuán)队投入到争(zhēng)分夺(duó)秒的科(kē)研中。
实际上,赵(zhào)晓光团队所在的中科院自动化研(yán)究所复杂系统管理与控制(zhì)国家(jiā)重点实验(yàn)室在智能机器人方面已(yǐ)有30多(duō)年积累,而她自己在该领(lǐng)域也(yě)深耕了20多年(nián)。对他(tā)们而言,相(xiàng)较于技术上的难题,机器人设计工(gōng)艺才(cái)是更大的挑战。
“那段(duàn)时间,我们都放下了手上的其他工(gōng)作(zuò),专心推敲机器人的细(xì)节设计,因为一旦到了加工环(huán)节,就意(yì)味着要增加成本,所以很多细节我(wǒ)们必须反复推敲,最终定稿后,才联系工厂加工。”赵晓光回(huí)忆道。
虽然(rán)目前已经“上岗”的两(liǎng)种智能消毒机器人已经表现出(chū)了出色(sè)的工(gōng)作能力,但(dàn)有(yǒu)一点赵晓光还不是很“满意(yì)”,那就是它们的“颜值”。
“它们还不是很(hěn)好看,没有那么萌。”赵晓光说,“如果完成功(gōng)能设计(jì)后再考虑外观(guān),就(jiù)感觉(jiào)怎(zěn)么装都不对(duì)。应该(gāi)在(zài)最初就让产品设计人员(yuán)融合到团队里(lǐ),让机器人实用又好看(kàn)。”
赵晓光表示,下(xià)一(yī)步将继续改进智能消毒机(jī)器人的设(shè)计工艺、降低(dī)成本,尽(jìn)快让消(xiāo)毒机器人走进(jìn)人(rén)们日常生活。“我(wǒ)们希望智能机器人系(xì)统在各种(zhǒng)应用场景中(zhōng),实现从理论(lùn)到实践的不断突(tū)破,最终使机器人越来越智能,帮(bāng)助人类做更多的事。”
在(zài)赵晓(xiǎo)光看来,北(běi)京2022年冬奥(ào)会,不仅是(shì)奥(ào)林匹克(kè)精(jīng)神的(de)体现,也是向世界展现中国精神的盛会,“作为(wéi)科技工作者,能够为北京冬(dōng)奥(ào)尽一份(fèn)力(lì),备感荣耀。我们课题组(zǔ)已经做好全(quán)力以赴(fù)为(wéi)冬(dōng)奥会服务的各项准备,让我(wǒ)们(men)共同期待(dài)这场冰雪盛会。”