奋进的(de)中国再度点燃激情与梦(mèng)想的圣火,世界翘(qiào)首以待的北京冬奥会于2022年2月(yuè)4日盛大开幕。
“水立方”变身(shēn)“冰立方(fāng)”、“百米级、分(fèn)钟级”精准(zhǔn)气(qì)象预报、国家速滑馆(guǎn)世界跨度最(zuì)大(dà)的(de)单层双向正交马鞍(ān)形索(suǒ)网(wǎng)屋面、5G信号覆盖所有场馆、8K比赛画面实时传输……科(kē)技冬(dōng)奥(ào)是(shì)北京2022年冬奥(ào)会和冬残奥会的主要特色,是体现我国综合国力的(de)舞台,更是实现高水平科技(jì)自立自强的舞(wǔ)台。
中(zhōng)国科协(xié)网开设(shè)“科技奥运的背后故事”专题,挖掘冬奥高科技的幕(mù)后故事、幕后英雄,展现中(zhōng)国科(kē)协所属全国学会及广(guǎng)大科(kē)技(jì)工(gōng)作(zuò)者在“科技冬奥”中的拼搏、奉献、创新、超越(yuè),记录科技(jì)工作者(zhě)助力北(běi)京冬奥(ào)冰雪史诗(shī)的(de)感人故事。
没有防护服,没有护目镜(jìng),它是(shì)代(dài)替(tì)人类剿灭新冠病毒(dú)勇敢无言的“消杀卫士”。
锁定目(mù)标,挥臂前(qián)进,前后左右,下(xià)一个目标……在北京2022年冬奥会国家体(tǐ)育场运动员(yuán)更衣室(shì)门口(kǒu),一个装有机械臂的智能消毒(dú)机器人,正(zhèng)熟(shú)练自主地对所有(yǒu)桌面依次进行深紫外线消杀。
“机器人的作用就(jiù)是(shì)替代人操作深紫外设备,在(zài)危险或潜(qián)在危险区域(yù)实施物体表(biǎo)面消毒(dú)或(huò)空气消毒,以减少(shǎo)交叉感染,保护人(rén)类(lèi)健康。”中国自动化(huà)学(xué)会会员、中国科学院自动(dòng)化研究(jiū)所研究员赵(zhào)晓光说。
与普通的(de)消(xiāo)毒(dú)机器人不同,在面对复杂物体(tǐ)表面时,这(zhè)款智能消毒机器人(rén)不仅能自(zì)适应地识别(bié)物体的形状,还(hái)能(néng)自主规划消毒轨迹,实现高效、精准的(de)消(xiāo)杀效(xiào)果,更适合在无人操作的环境下工作。
而这(zhè)背后,正(zhèng)是基(jī)于(yú)紫(zǐ)外线芯片(piàn)技术、多自由(yóu)度机械臂技(jì)术以(yǐ)及双目视觉识别技术、智能(néng)控(kòng)制技术。
“机(jī)械臂智(zhì)能(néng)消毒机器人属于强力表面(miàn)消杀型,机(jī)器人手持的(de)消毒(dú)设备可以产生265-275纳米的深紫外(wài)线,仅需3-5秒的照射,就能杀(shā)掉物体表面90%以上(shàng)的细菌和病毒(dú)。”赵晓光说。
但这也对(duì)机(jī)器人的智能化程度提出了更高要求。它不仅要有较高的自(zì)主感知,能精(jīng)确识别目标物体是人(rén)还(hái)是物(wù),还要自主决策和(hé)自(zì)主执行,规划消杀哪里、从哪里开始、到(dào)哪里(lǐ)结(jié)束,并自行完(wán)成整个任(rèn)务。
除了机械臂智能消毒机(jī)器人,赵(zhào)晓光团队还将智能机器人与准分子消(xiāo)毒灯巧妙地结合在(zài)一起,共同助(zhù)力北京冬奥会和(hé)冬残(cán)奥会的防疫工作。
准分子消毒灯,在很多媒体(tǐ)报(bào)道中被(bèi)称为“光(guāng)疫苗”,它能发出222纳米波(bō)长(zhǎng)的紫外线,对被照射的空气(qì)实(shí)现(xiàn)消毒,并且不会对人体产生伤害。
就在去年,这款消(xiāo)毒“黑科技”还随东京奥(ào)运会(huì)中国代表(biǎo)团出征东京。
而当大家感(gǎn)慨准分(fèn)子(zǐ)消毒灯的“神奇”功效时,赵晓(xiǎo)光就已在思考(kǎo)如何让准分子(zǐ)消毒灯与智(zhì)能机器人结合,实(shí)现更高效便捷可流动式的消毒。
“深紫外(wài)消毒设备其实是一种消(xiāo)毒工具,而机器人就是替代人(rén)类(lèi)来使用工(gōng)具,以保(bǎo)护人(rén)员(yuán)安全、减轻劳动量。”赵晓光(guāng)说。
为(wéi)了尽快让智能消毒(dú)机器人“上岗”北(běi)京冬奥会,她带领团队投入到争分(fèn)夺秒的科研中(zhōng)。
实际上,赵晓(xiǎo)光团队(duì)所在的中(zhōng)科院自动化研究所复杂系统(tǒng)管理(lǐ)与控制国家(jiā)重(chóng)点实验室(shì)在智能(néng)机器人方面已有30多年积累(lèi),而她(tā)自己在该领域也深耕了20多年。对他们(men)而(ér)言(yán),相较(jiào)于(yú)技术上的难题,机器人设计工艺才是更大的(de)挑战。
“那段时间,我们都放下了手上(shàng)的(de)其(qí)他(tā)工作(zuò),专心推敲机器人的细节设计,因为一旦到了(le)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(zhōng)定稿后,才联系(xì)工厂加工(gōng)。”赵晓光回(huí)忆(yì)道(dào)。
虽然目前(qián)已(yǐ)经“上岗”的两种智能消毒机器人已经表(biǎo)现出了出色的工作能力(lì),但(dàn)有一点赵晓光还不(bú)是很“满意”,那就(jiù)是它们的(de)“颜值”。
“它们还不是很好(hǎo)看,没有(yǒu)那(nà)么萌。”赵晓光说,“如果(guǒ)完成功能设计后再考虑外观,就感觉怎么装都(dōu)不(bú)对(duì)。应(yīng)该在最初就让产品设计人员融合(hé)到(dào)团队里,让机器(qì)人实用又好看。”
赵晓光表示,下(xià)一步将继续改(gǎi)进智(zhì)能消毒机器人(rén)的设(shè)计工艺、降低成本,尽(jìn)快让消毒(dú)机器人(rén)走进人们日常生活。“我们希望智(zhì)能机(jī)器人系统在各种(zhǒng)应用场景中(zhōng),实现(xiàn)从理论到实践的不断突(tū)破,最终使机器人越来越智能,帮(bāng)助人类做更(gèng)多(duō)的事(shì)。”
在赵(zhào)晓光(guāng)看来,北京2022年冬奥会,不仅是奥林匹克精神的体(tǐ)现,也是(shì)向世界(jiè)展现中(zhōng)国精神的盛(shèng)会,“作为科技工作(zuò)者,能(néng)够为北(běi)京冬奥尽一份力,备感荣耀。我们课题组(zǔ)已经做好(hǎo)全力以赴为冬(dōng)奥会服(fú)务的(de)各项准备,让我们(men)共同期待这场冰雪(xuě)盛会。”