С момента начала пандемии люди сосредоточены на поддержании в чистоте своего дома и рабочего места в качестве важного шага по предотвращению распространения COVID-19. Больницы и лаборатории особенно скрупулезны.
Не до каждой поверхности легко добраться. Но робот с рукой и шестью суставами мог сделать это возможным и без единого человека в комнате.
Докторант Шантану Такар был среди группы студентов инженерной школы Университета Калифорнии в Витерби и профессоров инженерного дела, которые предположили, что робот, который они разработали несколько лет назад, может с некоторыми изменениями справиться с этой задачей.
Названный ADAMMS в переводе с «Agile Dexterous Autonomous Mobile Manipulation Systems», автономный робот мог открывать двери и подбирать предметы для переноски людей, которым в противном случае было бы сложно сделать это самостоятельно. Добавив ультрафиолетовую палочку и роботизированную руку, исследователи обнаружили, что робот также может обрабатывать уборку, дезинфицируя поверхности, такие как глубокий шкаф, с помощью (почти) взмаха палочки из его новой руки с шестью суставами.
Усилия по разработке, производству и установке новой шестисуставной руки ADDAMS выросли от горстки исследователей до более чем десятка членов команды со всего Университета Калифорнии в Витерби, включая магистров и докторов наук. студенты факультета аэрокосмической и механической инженерии и факультета компьютерных наук. Они также проконсультировались с экспертом по ультрафиолетовому свету Андреа Армани, профессором химического машиностроения и материаловедения и заведующим кафедрой инженерии и материаловедения Рэя Ирани.
И членам команды пришлось делать все это, соблюдая принципы социального и физического дистанцирования в условиях пандемии.
Работая с несколькими деталями, напечатанными на 3D-принтере, и УФ-компонентами, члены команды проводили собрания Zoom, чтобы планировать свои действия и сообщать друг другу о своих успехах. Они также распределили свои рабочие графики, чтобы они могли соблюдать правила социального и физического дистанцирования, постепенно настраивая ADDAMS с его новыми возможностями УФ.
Робот разместился в Центре передового производства в Витерби Университета Южной Калифорнии. Только три члена всей команды — докторант Сара Аль-Хусайни, магистрант Хёджонг Ким и докторант Прадип Раджендран — посетили его лично. Они обнаружили, что один человек мог управлять роботом, а другой работал удаленно из другой комнаты в здании, чтобы управлять роботом. Рука робота довольно гибкая.
Алгоритмы обеспечивают руководство по роботизированной УФ-дезинфекции
Команда спроектировала робота так, чтобы алгоритмы управляли его движением.
ADAMMS требует как внешнего, так и внутреннего компонентов, как и любой компьютер. Во внешнем интерфейсе передается директива высокого уровня, такая как «очистить эту область». На внутренней стороне алгоритмы, разработанные исследователями, помогают роботу конкретно решить, по какому пути добраться до объекта и какой точный шаблон сканирования используется для лечения.
«Как только робот окажется в желаемом пространстве, рука робота просканирует пространство, чтобы понять, чем он окружен», — сказала Ким, которая работала над несколькими отдельными модулями, которые она интегрировала и реализовала на реальном роботе.
Человек, управляющий роботом, получит отсканированное изображение в виде трехмерного изображения, а затем сможет щелкнуть несколько объектов, чтобы предложить роботу спланировать траекторию, которая охватила бы эти объекты и области, а затем продезинфицировать их.
Ультрафиолетовый свет должен быть направлен на объект или область в течение определенного времени, что влияет на интенсивность света и то, из чего сделана поверхность.
УФ-свет действует не на все; например, ткани или текстурированные поверхности лучше очищать дезинфицирующими средствами.
А вот робот невероятно настраиваемый, так что он может убирать разные пространства. Изменение размера мобильной базы или манипулятора может улучшить ее радиус действия. Различные типы захватов, например, всасывающий захват, который может быть распечатан в трехмерном виде по запросу, также могут помочь роботу манипулировать объектами и очищать их.
УФ-дезинфекция: путь к развертыванию
По словам Ким, для эффективного развертывания робота ADAMMS в больницах, офисах и других критически важных местах необходимо, чтобы пользовательский интерфейс был доступен через широкий спектр устройств, таких как мобильные телефоны и планшеты, и должен был быть более удобным для пользователя.
Команда надеется, что в идеальном мире роботом можно будет полностью дистанционно управлять — возможно, человеком из другого города или даже страны. «Кто-то, сидящий в США, может продезинфицировать пространство в Индии или Китае, когда там ночь», — сказал Такар. Он также видит в этом возможность безопасно создавать рабочие места. «Если мы сможем легко и быстро обучить людей использованию этого робота, люди смогут оставаться в безопасности своих домов, одновременно помогая сделать другие места безопасными».
За пределами больницы исследователи хотят увидеть робота, который будет использоваться в таких местах, как продуктовые магазины, где дезинфекция каждого закоулка и закоулка слишком трудоемка для и без того перегруженных сотрудников.
Для поверхностей, которые нельзя продезинфицировать УФ-светом, робот может быть настроен на наличие дезинфицирующего средства, которое он будет распылять на поверхности.
«Поскольку робот управляется дистанционно, он хорошо подходит для суровых условий, подобных тем, с которыми мы сейчас сталкиваемся», — сказал Аль-Хуссайни.