С каждой каплей, которую мы не можем увидеть, потрогать или почувствовать, рассеянной в воздухе, угроза распространения Covid-19 сохраняется. Становится все более важным предотвращать задержку этих тяжелых капель, особенно на поверхностях, которые приветствуют и щедрые хозяева.
К счастью, наши химические чистящие средства эффективны, но их использование для дезинфекции больших установок может быть дорогим, опасным и трудоемким. По всему миру есть тысячи складов, продуктовых магазинов, школ и других помещений, где уборщики подвергаются риску.
Имея это в виду, команда из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) в сотрудничестве с Ava Robotics и Greater Boston Food Bank (GBFB) разработала новую роботизированную систему, которая мощно дезинфицирует поверхности и нейтрализует аэрозольные формы коронавируса. ,
В этом подходе используется специальный светильник UV-C, разработанный в CSAIL, который интегрирован с базой мобильных роботов Ava Robotics. Результаты оказались достаточно обнадеживающими, и исследователи утверждают, что этот подход может быть полезен для автономной дезинфекции ультрафиолетом в других средах, таких как фабрики, рестораны и супермаркеты.
УФ-свет доказал свою эффективность в уничтожении вирусов и бактерий на поверхностях и в аэрозолях, но людям небезопасно подвергаться воздействию. К счастью, робот телеприсутствия Авы не требует никакого человеческого контроля. Вместо вершины телеприсутствия команда подготовила дезинфекцию поверхностей в массиве УФ-С. В частности, массив использует коротковолновое ультрафиолетовое излучение для уничтожения микроорганизмов и разрушения их ДНК в процессе, называемом ультрафиолетовым бактерицидным облучением.
Полная роботизированная система способна отображать пространство — в данном случае склад GBFB — и перемещаться между путевыми точками и другими указанными областями. При тестировании системы команда использовала дозиметр UV-C, который подтвердил, что робот доставляет ожидаемую дозу ультрафиолетового света, прогнозируемую моделью.
«Продовольственные банки предоставляют нашим общинам необходимую услугу, поэтому очень важно поддерживать эти операции в рабочем состоянии», — говорит Алисса Пирсон, научный сотрудник CSAIL и технический руководитель сборки УФ-лампы. «Здесь была уникальная возможность обеспечить дополнительную дезинфицирующую способность для их текущего рабочего процесса и помочь снизить риски воздействия Covid-19».
Продовольственные банки также сталкиваются с особым спросом из-за стресса Covid-19. Организация Объединенных Наций прогнозировала, что из-за этого вируса число людей, сталкивающихся с серьезной проблемой отсутствия продовольственной безопасности во всем мире, может удвоиться до 265 миллионов . В одних только Соединенных Штатах общее количество потерянных рабочих мест за пять недель возросло до 26 миллионов, что потенциально может привести к еще большему риску отсутствия продовольственной безопасности.
Во время испытаний в GBFB робот мог перемещаться по поддонам и проходам для хранения со скоростью примерно 0,22 мили в час. На этой скорости робот мог бы покрыть пространство площадью 4 000 квадратных футов на складе GBFB всего за полчаса. Дозировка УФ-С, доставляемая в течение этого времени, может нейтрализовать приблизительно 90 процентов коронавирусов на поверхностях. Для многих поверхностей эта доза будет выше, что приведет к большему количеству нейтрализованного вируса.
Как правило, этот метод ультрафиолетового бактерицидного облучения используется в основном в больницах и медицинских учреждениях для стерилизации комнат пациентов и остановки распространения микроорганизмов, таких как устойчивые к метициллину золотистые стафилококки и Clostridium difficile , а ультрафиолетовое излучение также работает против возбудителей, переносимых по воздуху. Хотя он наиболее эффективен в прямой «прямой видимости», он может проникать в закоулки, когда свет отражается от поверхностей и на другие поверхности.
«Наш 10-летний склад — это сравнительно новое предприятие по раздаче пищевых продуктов с самыми современными стандартами чистоты и безопасности пищевых продуктов, сертифицированными AIB», — говорит Кэтрин Д’Амато, президент и главный исполнительный директор Greater Boston Food Bank. «Covid-19 — это новый патоген, с которым GBFB и весь остальной мир не были рассчитаны. Мы рады, что имеем возможность работать с MIT CSAIL и Ava Robotics, чтобы внедрять инновации и совершенствовать наши методы санитарии, чтобы победить эту угрозу «.
В качестве первого шага команда дистанционно привела робота в действие, чтобы обучить его обходу склада — это означает, что он оборудован автономно, чтобы перемещаться, без необходимости перемещаться по команде.
Он может перейти к определенным путевым точкам на своей карте, таким как переход к погрузочной платформе, затем к месту отгрузки склада, а затем возврат к базе. Они определяют эти путевые точки от опытного пользователя в режиме телеобъектива, а затем могут добавлять новые путевые точки на карту по мере необходимости.
В рамках GBFB команда определила складскую площадку как «область первостепенной важности» для дезинфекции робота. Каждый день рабочие устраивают проходы продуктов и на следующий день организуют до 50 пикапов партнерами и дистрибьюторами. Сосредоточив внимание на зоне отгрузки, она уделяет приоритетное внимание дезинфекции предметов, покидающих склад, чтобы уменьшить распространение Covid-19 в обществе.
В настоящее время команда изучает, как использовать встроенные датчики для адаптации к изменениям окружающей среды, чтобы на новой территории робот регулировал скорость, чтобы рекомендованная дозировка применялась к новым объектам и поверхностям.
Уникальная проблема заключается в том, что область отгрузки постоянно меняется, поэтому каждую ночь робот сталкивается с немного новой средой. Когда робот развернут, он не обязательно знает, какой из промежуточных проходов будет занят или насколько заполнен каждый проход. Поэтому команда отмечает, что им нужно научить робота различать занятые и незанятые проходы, чтобы он мог соответствующим образом изменить запланированный путь.
Что касается производства, то «собственное производство» приобрело совершенно новый смысл для этого прототипа и команды. Ультрафиолетовые лампы были собраны в подвале Пирсона, и аспирант CSAIL Джонатан Романишин создал в своей квартире временный магазин для сборки платы электроники.
«Пока мы водим робота по продовольственному банку, мы также исследуем новые политики контроля, которые позволят роботу адаптироваться к изменениям окружающей среды и обеспечат правильную расчетную дозировку для всех районов», — говорит Пирсон. «Мы нацелены на дистанционное управление, чтобы минимизировать человеческий контроль, и, следовательно, дополнительный риск распространения Covid-19 при работе нашей системы».
Для немедленных следующих шагов, команда сфокусирована на расширении возможностей робота в GBFB, а также на внедрении обновлений дизайна. Их более широкое намерение сосредоточено на том, как сделать эти системы более способными адаптироваться к нашему миру: как робот может динамически изменять свой план на основе расчетных дозировок УФ-С, как он может работать в новых условиях и как координировать команды УФ-облучения. С роботами работать вместе.
«Мы рады видеть, что дезинфицирующий робот UV-C поддерживает наше сообщество в это трудное время», — говорит директор CSAIL и руководитель проекта Даниэла Рус. «Информация, которую мы получили от работы в GBFB, выдвинула на первый план несколько алгоритмических проблем. Мы планируем заняться этим, чтобы расширить сферу автономной дезинфекции ультрафиолетом в сложных помещениях, включая общежития, школы, самолеты и продуктовые магазины ».
В настоящее время команда сосредоточена на GBFB, хотя разрабатываемые ими алгоритмы и системы могут быть перенесены в другие варианты использования в будущем, например, на склады, продуктовые магазины и школы.
«MIT был отличным партнером, и когда они пришли к нам, команда с нетерпением ждала начала интеграции, которая заняла всего четыре недели, чтобы приступить к работе», — говорит генеральный директор Ava Robotics Юсеф Салех. «Возможность решить роботам проблемы на рабочем месте стоят больше, чем когда-либо, и сотрудничество с MIT для оказания влияния на банк питания было огромным опытом ».