10天冲刺,打造抗击COVID-19的机器人

移动机器人帮助对高接触表面进行消毒


在三英尺多一点的地方。这款四轮机器人在新加坡市区的办公园区里滚动时,看起来可能不太像,但不要让它愚弄了你。威斯顿机器人公司(Weston robot)的这款小型机器人配备了商用消毒剂和双管喷枪,努力地对其所经过的任何高接触表面进行消毒。无论它是由工作人员远程控制,还是用能防止感染的紫外线自动巡航于无人的酒店房间,这个机器人都在努力地向人类不再应该去的地方前进。

Weston Robot设计了三款新型消毒和温度监测机器人原型,每款仅需10天。

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

几十年来,人类一直在梦想机器人能够接管高风险或乏味的工作,使他们的生活更容易,但有了这些消毒机器人,这个梦想更有必要。

全球社会受到了新冠病毒引起的新冠病毒感染性疾病新冠病毒-19的沉重打击。该疾病于2020年3月被世界卫生组织列为大流行,截至2020年6月,该病毒已感染全球500多万人。该病毒通过呼吸道飞沫传播,或直接进入肠道,或直接进入肠道通过触摸我们的鼻子和嘴巴,或从距离不到6英尺(1.8米)的空气中残留的颗粒物中吸入,从而对身体造成伤害。

随着科学家们竞相了解和研制这种病毒的疫苗,预防工作集中在早期发现、追踪接触者,以及在极端限制人类接触的同时,对表面和手进行勤勉消毒。

张彦良博士,总经理,首席科学家韦斯顿机器人使用机器人来帮助达到消毒标准是一个显而易见的选择。Weston Robot设计了三款新型消毒和温度监测机器人原型,每款仅需10天。

在错误的时间出现在正确的地点

张说:“在宣布新冠病毒-19在人类中具有传染性的第一天,我的团队走到一起说‘我们设计了机器人,我们能做些什么来减缓病毒的传播吗?’。“显然,当时我们无法完全设计出一种新的机器人模型。相反,我们想利用我们已有的:移动机器人。”

在新冠肺炎疫情爆发之前,Weston Robot已经拥有了小型移动机器人,包括为户外公园等不平坦地形设计的带轮子的紧凑监控机器人。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安装了消毒工具。

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

“我们看到了对机器人的大量需求,这些机器人用于消毒和运送用品,以遏制病毒的传播。”

威斯顿机器人公司董事总经理兼首席科学家张彦良博士

尽管韦斯顿机器人公司还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,他们的团队很快就决金宝搏官方网站定,像这样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的安全消毒选择和提供基本物品,帮助减轻卫生保健和其他工作人员的负担。

“当这种情况发生时,我们看到了对机器人的大量需求,这些机器人用于消毒和运送用品,以遏制病毒的传播,”张说。

这款由Weston robot设计的机器人使用紫外线灯对建筑内部进行消毒。图片来源:Weston Robot

不寻常的时期不寻金宝搏官方网站常的解决方案

但是,即使是预制的移动机器人身体,在几天内制造出新的原型机也是一项不小的成就。为了完成这项工作,团队依靠快速建模和仿真使用基于模型的设计与MATLAB®和仿真软金宝app件®.这种方法使团队能够快速识别和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,并对这些组件进行整合和测试。”

威斯顿机器人公司董事总经理兼首席科学家张彦良博士

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,他们的消毒机器人最初的原型使用的是为洗车设计的喷枪。

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

除了建造这些机器人原型外,该团队还面临一些软件方面的挑战,即如何有效地与这些机器人沟通和控制,以确保它们在部署环境中的准确性和安全性。

第一个消毒机器人的原型。图片来源:Weston Robot

为了克服这些设计障碍,该团队决定使用4G远程控制机器人在更难以预测的环境中,比如在公园中漫步的户外机器人。这种方法使他们能够更好地控制消毒剂喷洒的位置,并确保机器人和任何行人的安全。

在室内环境中,他们没有使用喷洒有潜在危险消毒剂的机器人,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的客厅地图上移动来清洁。

在对每个想法进行了严格的原型设计和反复测试之后,团队得出了三个原型:一个室外机器人,用于在工业园区和购物中心等环境中喷洒化学消毒剂,一个配备紫外线灯柱的室内机器人,用于对宿舍和酒店等环境进行无侵入式消毒,还有一个洗手液和纸巾递送机器人,配备了红外摄像机来测量人们的体温。

每个机器人重约100磅(45千克),没有比3.3英尺(1米)高。室外机器人能携带8加仑(30升)的消毒剂和覆盖近4英亩(14800平方米),和室内消毒机器人可以覆盖10到15房间相同数量的电荷。

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

“在最终产品中,我们会重新开发一切,”张说。“Agile X非常擅长制造硬件,因此他们可以快速实现您的想法并在那里进行产品组装测试。在锁定期间,我们很难从供应链中获取组件,但根据我们的设计规范,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者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,预计将在6月向世界各地交付更多机器人。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学习,什么类型的机器人公众想要互动,什么类型的机器人他们不想。

这款温度监控机器人最初的设计初衷并不是用来送洗手液和纸巾的,但张说,当它只是一个摄像头时,人们觉得它有点太烦人了。

“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一些洗手液和纸巾,这样人们就能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期间和之后继续被使用,以防止更多的感染浪潮,团队希望确保它们的使用尽可能直观,易于交互。为此,该团队让员工在简单的几堂课之后,就可以通过平板电脑控制它们。

威斯顿机器人正在寻求认证,以确保电池和其他内部组件的安全性,并帮助这些机器人在世界上更多地方“合法”使用。但是,由于全球封锁,这些认证目前被搁置。

这个机器人监测温度以检测可能的感染。它还提供洗手液和纸巾。图片来源:韦斯顿机器人

为了确保机器人能够尽可能直观地使用,并易于与之交互,该团队让工人们在经过几次简单的培训后,通过平板电脑控制它们。

“我们必须确保它能通过所有认证,”张说。“但现在,连认证中心都被封锁了。”

这些认证在机器人的试验阶段不需要,但当各国重新开放时,这些认证将是威斯顿机器人的首要任务。与此同时,这些机器人将开始工作,确保“新常态”尽可能安全。