“就像打枪一样，指哪儿打哪儿。”对于消毒机器人的工作原理，工研院副院长甘中学解释，在已有移动平台的基础上增加视觉系统、消毒设备及过程控制系统，使机器人隔着几重墙壁也能“听”到指令，自主运动到指示位置，实现人机远程融合控制的自动消毒。
疫情当前，消毒是个技术活，也是个体力活。能否利用智能机器人来代替人，安全又精准地工作呢？
复旦大学工程与应用技术研究院和华山医院联合组成攻关小组，三天完成方案和图纸设计，不到三周就成功开发出消毒机器人第一代样机，并与复旦大学附属中山医院的医务人员一起试实验应用，在楼道等敞开式空间和病房等较狭窄区域，自主无障碍行走，自动消毒，效果和应用前景得到了认可，并结合实际应用场景，提出升级版的建议。
第一代消毒机器人
“见其所见”：人机远程融合控制，确保安全性
“就像打枪一样，指哪儿打哪儿。”对于消毒机器人的工作原理，工研院副院长甘中学解释，在已有移动平台的基础上增加视觉系统、消毒设备及过程控制系统，使机器人隔着几重墙壁也能“听”到指令，自主运动到指示位置，实现人机远程融合控制的自动消毒。
“远程”能不能再“远”一些？这个问题曾困扰着攻关小组的成员。最初，消毒机器人的使用环境被限定在同一局域网下，就像连接wifi一样，控制端不能离开一定范围，无法实现长距离控制。对此，研究人员采用云服务器作为中间代理，控制端和移动平台之间的距离在理论上没有了限制，只要有4g信号，就可以控制。2月12日，在新金博大厦进行的喷洒测试中，从同楼层到相差十几楼，在不同位置都能够实现对机器人的远程监控。
若机器人的远程控制程序发生错误，但负责消毒的小车仍继续运动，无法自动停止，这可怎么办？在软件调试阶段，攻关小组成员就预想到了这一点。他们增加了判断socket通讯连接机制，如果一方意外断开，则令小车停止；同时又加入心跳机制，控制端每隔一秒给小车发送一个“ok”，五秒没有收到“ok”小车就自动停止，防止意外发生。
“在实际应用中，安全系数是第一位，是最需要保障的。”甘中学说。人机融合控制模式就是保证安全性的一柄“利器”，也是攻关小组研发的消毒机器人较之其他产品的优势所在。
现有机器人产品大多是基于二维的激光或超声导航，检测高度始终如一。“这一高度检测到都是墙，就默认四周都是实墙，若墙体刚好缺一块，是检测不到的。”齐立哲解释，在人机融合控制模式下，机器人自主运动的同时，控制端不仅可以实时看到它所“看”到的，还能监控它的状态，一旦发现故障，可以控制或切断它，甚至及时帮助它、优化它。
“实战演练”：既能达到预期，更要不断升级
远程监控是否畅通？消毒液喷洒效果是否理想？机器人在病房中能否自主避障？消毒机器人的这些功能均于2月21日在中山医院进行了实地测试。
在候诊大厅等敞开式空间中工作，消毒机器人“游刃有余”，但一到病房中，它的自主运动能力就受到不小的挑战。“病房里的情况比较复杂，一是病人离开后立马需要对其病床周围区域进行消毒，二是病床间的距离比我们预计的要窄。”齐立哲说：“这对控制端的操作和机器人的传感能力都有较高要求。”经过反复测试后，攻关小组确认，消毒机器人样机“完全可以达到院方的预期”。
中山医院实地测试
不同构造的病房分别需要喷洒多少消毒液？需要紫外线停留多长时间？每个区域的照射角是多少？可否将这些经验形成一个数据库？将需要消毒的被子放进压缩袋后，机器人能否定点向袋内加充消毒气体？对样机表示高度认可的同时，院方还提出了进一步的需求。“对消毒过程的精准控制，已经纳入二、三代机器人的规划中。”甘中学说。
为尽快投入应用，第一代机器人上安装的是成熟的紫外杀菌产品，而工研院“uvled紫外灭毒光源组”自主研制的紫外杀菌设备，将在第二代机器人上亮相。面向更广泛的应用前景，“多自由度移动消杀病毒”的第三代机器人的开发也在紧张有序地进行中。
“战斗状态”：三天出设计、三周出样机
三天时间完成详细方案设计及非标件加工图纸设计，不到三周时间完成从设计、制造到现场试用的过程，攻关小组全员保持“战斗状态”。
疫情期间，采购的硬件什么时候发货，多长时间能到，研究人员均无法预估和控制，只能多做预案，将不可控因素减至最低。价格不高的喷头，小组成员买了两个，型号有些差别。“如果都到了，也能够充分利用上，如果一个到不了，那也不影响工作。”结果，其中一个厂家就因无法发货取消了订单。
“硬件采购全部到位，软件模拟测试均要完成，上一个步骤的输出与下一个步骤的输入必须无缝衔接。”2月11日，攻关小组中最早结束隔离期的许鹤华进入实验室，次日就完成了组装调试工作。何以如此迅速，齐立哲解释道，在1日小组成立至11日间，研究人员已将现场调试前的所有工作，按照严格的时间表，全部实质性地完成。
研究人员争分夺秒
据了解，15人的攻关小组中三分之二是学生，“参与度很高，做出了突出贡献。”齐立哲说。2018级博士生高晓飞在参与结构设计工作的同时，还积极参与物料采购、供应商沟通等协调工作。主导agv小车控制等设计工作的2019级硕士生蔡汝佳，时刻与调试人员保持电话沟通，根据现场情况不断修正优化软件。
栏目主编：徐瑞哲文字编辑：彭德倩题图来源：复旦大学供图