用10天时间建造对抗COVID-19的机器人

移动机器人帮助消毒高接触表面


只有三英尺多一点。这个高98米的四轮机器人在新加坡市区的办公园区里穿行时,可能看起来不太像——但不要被它骗了。韦斯顿机器人公司的这个小机器人配备了商用级消毒剂和双管喷枪,正在勤奋地消毒它所经过的任何高接触表面。无论是由异地人员远程控制,还是在杀灭感染的紫外线灯下自动在空无一人的酒店房间里巡航,这个机器人都在努力地去人类不再应该去的地方。

威斯顿机器人设计了三个新的消毒和温度监测机器人原型。每一项只用了10天。

由Weston robot和AgileX设计的消毒机器人。图片来源:AgileX

几十年来,人类一直在梦想着机器人可以通过接管高风险或乏味的工作来让他们的生活更轻松,但有了这些消毒机器人,这个梦想更像是一种必需品。

COVID-19是一种新型冠状病毒引起的传染病,全球社会受到了严重而迅速的打击。2020年3月,世界卫生组织将这种疾病列为大流行,截至2020年6月,全球已有500多万人感染了这种病毒。该病毒通过呼吸道飞沫传播,或通过接触我们的鼻子和嘴巴直接进入身体,或从距离6英尺(1.8米)以上的空气中残留的颗粒吸入。

随着科学家们竞相了解并研制出针对这种病毒的疫苗,预防工作的重点是早期发现、追踪接触者,并对表面和手进行勤奋消毒,同时极度限制人类接触。

公司董事总经理兼首席科学家张彦良博士韦斯顿的机器人该公司是一家总部位于新加坡的机器人开发商和供应商,使用机器人来帮助达到消毒标准是一个显而易见的选择。威斯顿机器人设计了三个新的消毒和温度监测机器人原型。每一项只用了10天。

在正确的地点(错误的)时间

“在宣布COVID-19可感染人类的第一天,我的团队聚在一起说,‘我们设计机器人,我们能做些什么来减缓病毒的传播吗?’”张说。“显然,我们当时无法完全设计出一种新的机器人模型。相反,我们想利用我们已经拥有的东西:移动机器人。”

在新冠肺炎疫情爆发之前,威斯顿机器人公司已经拥有了一个小型移动机器人库,包括紧凑的监视机器人,这些机器人的轮子专为户外公园等不均匀地形设计。该团队没有从头开始设计新的机器人来对抗病毒,而是给这些现有的机器人配备了消毒工具。

“我们问自己,‘我们能给这些机器人添加一些东西吗,比如,一个喷洒化学消毒剂的喷枪?’”张说。

“我们看到对机器人的大量需求,用于消毒和运送物资,以遏制病毒的传播。”

张彦良博士,威斯顿机器人公司董事总经理兼首席科学家

虽然威斯顿机器人设计了其他类型的机器人解决方案,包括自动驾驶汽车和外骨骼,但张说,该团队很快就决定,像这样金宝搏官方网站的小型机器人将是最好的解决方案。它们不仅更容易改造,而且还可以通过提供易于控制、安全的消毒和运送基本物品的选择,帮助减轻卫生保健和其他工作人员的负担。

张说:“当这种情况发生时,我们看到了对消毒机器人和运送物资以防止病毒传播的大量需求。”

这款由韦斯顿机器人公司设计的机器人使用紫外线对建筑内部进行消毒。图片来源:Weston Robot

不寻常时刻的不寻金宝搏官方网站常解决方案

但是,即使使用预制的移动机器人身体,在几天内创造出新的原型也不是一个小的壮举。为了完成工作,该团队依赖于使用MATLAB基于模型的设计进行快速建模和仿真®和仿真软金宝app件®.这种方法使团队能够快速识别并纠正新设计中出现的问题。

“我们不想从头开始。我们在市场上寻找不同的组件,并对这些组件进行集成和测试。”

张彦良博士,威斯顿机器人公司董事总经理兼首席科学家

他们加快原型制作过程的另一种方法是将市场上现成的设备整合到现有的机器人中。张说,他们的消毒喷洒机器人最初的原型使用了一种用于洗车的喷枪。

“我们不想从零开始,”张说。“我们在市场上寻找不同的组件,并对这些组件进行集成和测试。”

除了在物理上构建这些机器人原型外,该团队还面临着一些软件方面的挑战——即如何有效地与这些机器人通信并控制它们,以确保它们在部署环境中的准确性和安全性。

消毒机器人的第一个原型。图片来源:Weston Robot

为了克服这些设计障碍,该团队决定使用4G技术在不可预测的环境中远程控制机器人,比如在公园里漫步的户外机器人。这种方法使他们能够更好地控制消毒剂的喷洒位置,并确保机器人和任何路人的安全。

在室内环境中,机器人没有喷洒有潜在危险的消毒剂,而是选择了紫外线灯和预编程的自主运动地图——类似于机器人吸尘器在你客厅的地图上移动进行清洁。

在对每个想法进行了严格的原型设计和试错测试后,该团队得出了三个原型:一个是用于在工业园区和购物中心等环境中喷洒化学消毒剂的室外机器人,一个是装有紫外线灯柱的室内机器人,用于对宿舍和酒店等环境进行非侵入性消毒,还有一个是装有红外摄像头的洗手液和纸巾递送机器人,用于测量人的体温。

每个机器人重约100磅(45公斤),身高不超过3.3英尺(1米)。室外机器人可以携带8加仑(30升)的消毒剂,一次充电可以覆盖近4英亩(14800平方米),室内消毒机器人可以覆盖10到15个房间。

在中国移动机器人制造公司Agile X的帮助下,将这些机器人从原型变成成品又花了一个月的时间。

“在最终产品中,我们会重新开发所有东西,”张说。“Agile X非常擅长制造硬件,所以他们可以很快实现你的想法,并在那里进行产品组装测试。在封锁期间,我们很难从供应链中获得组件,但考虑到我们的设计规范,他们非常擅长制造整个机器人。”

消毒机器人可以远程控制。机器人上的摄像头为操作员提供了机器人周围环境的视图。图片来源:Weston Robot

为新常态做准备

这些机器人已经开始在意大利和中国推出,预计今年6月将有更多机器人交付世界各地。随着威斯顿机器人公司继续完善他们的设计,张说,他们的团队已经开始吸取教训,了解公众希望与什么样的机器人互动,以及不希望与什么样的机器人互动。

这款体温监测机器人最初并不是为了提供洗手液和纸巾而设计的,但张说,当它只是一个摄像头时,人们觉得它有点太过干扰了。

“人们可能会觉得自己一直在被监控,”张说。“所以,我的团队说,‘让我们试着让这个机器人柔软一点。“例如,我们现在为机器人提供洗手液和纸巾,这样人们就会主动靠近摄像头和机器人。”我们让机器人变得更友好、更容易接近。”

随着这些机器人在大流行的冲击期间和之后继续使用,以防止额外的感染浪潮,该团队希望确保它们尽可能直观地使用和易于互动。为此,该团队让员工在上了几堂简单的课程后,就能通过平板电脑控制机器人。

威斯顿机器人正在寻求认证,以确保电池和其他内部部件的安全,并帮助这些机器人在世界各地的更多地方“街头合法”。但是,由于全球封锁,这些认证目前被搁置。

这个机器人通过监测温度来检测可能的感染。它还提供洗手液和纸巾。图片来源:Weston Robot

为了确保机器人的使用尽可能直观和易于交互,该团队让工人在上了几节简单的课程后,就可以通过平板电脑控制机器人。

张说:“我们必须确保它能通过所有的认证。”“但现在,就连认证中心都被封锁了。”

在机器人的试验阶段不需要这些认证,但当各国开始重新开放时,这些认证将成为威斯顿机器人公司的首要任务。与此同时,这些机器人将开始工作,以确保“新常态”尽可能安全。