奋进(jìn)的中国再度(dù)点燃激情与梦想(xiǎng)的圣火,世界翘首以待的北京冬奥会于2022年(nián)2月4日(rì)盛大(dà)开幕。
“水立方”变身“冰(bīng)立方”、“百米级、分钟(zhōng)级”精(jīng)准气象预(yù)报、国家速滑馆世界跨(kuà)度(dù)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(huà)面实时传(chuán)输(shū)……科技冬奥是北(běi)京2022年(nián)冬奥会和冬残奥会的主要特色(sè),是体现我国综合国力(lì)的舞台,更是实现高水平科(kē)技(jì)自立自强的舞(wǔ)台。
中国科协网开设“科技奥运的背后故(gù)事”专题,挖掘冬奥高(gāo)科技的幕(mù)后故事、幕后英(yīng)雄,展现(xiàn)中(zhōng)国科协所(suǒ)属(shǔ)全(quán)国学会(huì)及广大科技工作者在(zài)“科技(jì)冬奥”中(zhōng)的(de)拼搏、奉献、创新、超越,记录科技工(gōng)作者助力北(běi)京(jīng)冬奥冰雪史诗的感人故事。
没有(yǒu)防护服,没有(yǒu)护目镜(jìng),它是代替人(rén)类剿灭新(xīn)冠病毒勇敢无言的“消杀卫士”。
锁定目标,挥臂前进,前后左(zuǒ)右,下一个(gè)目标……在北(běi)京2022年冬(dōng)奥(ào)会国家(jiā)体育场运(yùn)动(dòng)员更衣室门口,一个装有机械臂(bì)的智能(néng)消毒机(jī)器人,正熟(shú)练自(zì)主地对所有桌面依次进行深紫(zǐ)外线消杀(shā)。
“机器人的作用(yòng)就是(shì)替代人操作深(shēn)紫(zǐ)外设(shè)备,在(zài)危险或潜在危险(xiǎn)区域实施物体表面(miàn)消毒或空气消毒,以减少交叉感染,保护(hù)人类健康。”中国自动化(huà)学会会员、中国科学(xué)院自动化研究(jiū)所研究员赵晓(xiǎo)光(guāng)说(shuō)。
与普(pǔ)通的消毒机器人不同,在面对复(fù)杂(zá)物体表面时,这款(kuǎn)智能消毒机器人不(bú)仅能自适应地识别物体的形状,还能自主规(guī)划消毒(dú)轨(guǐ)迹,实现高效、精(jīng)准的消杀(shā)效果,更适合在无人操作(zuò)的(de)环境下工作。
而这(zhè)背后,正是基于(yú)紫外(wài)线芯(xīn)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。
“机(jī)械臂(bì)智(zhì)能消毒(dú)机器人(rén)属于强力表面消杀型,机(jī)器(qì)人手持(chí)的消毒设备可以(yǐ)产生265-275纳米的深紫外线(xiàn),仅需3-5秒(miǎo)的照射,就能杀掉物体表面90%以上的细菌和病(bìng)毒。”赵晓光说。
但这也对机器人的(de)智能化(huà)程度提出了更(gèng)高要求(qiú)。它不仅要有(yǒu)较高的自主(zhǔ)感知(zhī),能精(jīng)确识(shí)别目标(biāo)物体是人(rén)还是物,还要自主决(jué)策(cè)和(hé)自主执行(háng),规划消杀哪里、从哪里开始(shǐ)、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(hái)将智能机器人与(yǔ)准分子消(xiāo)毒灯巧妙(miào)地结合在一起,共同助力北京冬奥会和冬残奥会的防(fáng)疫工作(zuò)。
准分子消毒灯,在很多媒体报道(dào)中被称为“光疫苗”,它能发出(chū)222纳米(mǐ)波长(zhǎng)的紫外(wài)线,对被照射的(de)空气实现消(xiāo)毒(dú),并且(qiě)不会对(duì)人体产生伤害。
就在去(qù)年,这款消毒“黑(hēi)科技(jì)”还随(suí)东京奥(ào)运会中国(guó)代表团出征东(dōng)京。
而当大家(jiā)感慨准分子(zǐ)消毒(dú)灯的“神奇(qí)”功效时,赵(zhào)晓光就已在思考如何让准分子消毒灯与智能(néng)机器人结合,实现更高(gāo)效(xiào)便捷可流动式(shì)的消毒。
“深紫外消(xiāo)毒设备其(qí)实是一(yī)种消毒(dú)工具,而机器人就是替代人(rén)类来使用(yòng)工具(jù),以保(bǎo)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(rén)“上岗”北京冬奥会(huì),她带领团队(duì)投入到争分夺秒的(de)科研中。
实际上(shàng),赵晓光(guāng)团队所在的中科院(yuàn)自动化研(yán)究所复杂系统(tǒng)管理与控制(zhì)国(guó)家重点(diǎn)实(shí)验室在智(zhì)能机器人方面已有30多年(nián)积累,而她自己在该(gāi)领域(yù)也深(shēn)耕了20多(duō)年。对他(tā)们而(ér)言(yán),相较于技术上的难题,机器人设计(jì)工艺才是更大(dà)的(de)挑(tiāo)战。
“那段时间,我们都放下了手上的其他工(gōng)作,专心(xīn)推敲机器(qì)人的细(xì)节设计(jì),因为一旦(dàn)到了加工环节,就意味着要增(zēng)加成本,所以(yǐ)很多细节(jiē)我们(men)必须(xū)反复推敲,最(zuì)终定稿后,才联系(xì)工厂加工。”赵晓(xiǎo)光回忆道。
虽然目前已经“上岗”的两种智能消毒机器(qì)人已经表现出了出色的(de)工作能力,但有(yǒu)一(yī)点赵晓光还不是很“满意”,那就是它们(men)的“颜(yán)值(zhí)”。
“它(tā)们(men)还(hái)不是很好看,没有那么(me)萌。”赵晓光说,“如(rú)果(guǒ)完成功能(néng)设计后再考虑外观,就感觉(jiào)怎么装都不对。应该在最(zuì)初就让产品设计人员融合到团队里,让机器人实用又好看(kàn)。”
赵(zhào)晓光表示(shì),下一步将继续改进智(zhì)能消毒机器人(rén)的设(shè)计工艺、降低成本,尽快让消(xiāo)毒机器人走进人(rén)们日常(cháng)生活。“我们希望(wàng)智(zhì)能(néng)机(jī)器人系(xì)统在各种(zhǒng)应用场景中,实现从理(lǐ)论(lùn)到实践的不断(duàn)突(tū)破,最终使机器人越来越智能,帮助人(rén)类做更多的事(shì)。”
在赵(zhào)晓光看来,北京(jīng)2022年冬(dōng)奥会,不仅是奥(ào)林匹克(kè)精神的体现(xiàn),也是向(xiàng)世界展现中国精神的盛会,“作为科(kē)技工作者,能(néng)够为北京冬奥尽一份力,备感(gǎn)荣耀。我们课题组(zǔ)已(yǐ)经做好(hǎo)全力以(yǐ)赴为冬(dōng)奥(ào)会(huì)服(fú)务的各项准备,让我(wǒ)们共(gòng)同(tóng)期待这场冰(bīng)雪盛会。”