一个机器人使用紫外线消毒工具清洁南加州大学维特比先进制造中心的办公室。bob国际首页登录图片/萨拉AL-HUSSAINI。
2017年，南加州大学维特比分校的一组bob国际首页登录研究人员创造了ADAMMS(敏捷灵巧自主移动操作系统)，这是一种旨在支持重复性人类任务的机器人，比如在凌晨3点运输设备或管理3d打印机。ADAMMS可以自主地执行开门或拾取物体等特定动作。这些研究人员，包括南加州大学维特比的博士后研究员bob国际首页登录航空航天与机械工程系“，Pradeep Rajendran, AME博士生Shantanu Thakar，计算机科学系硕士研究生Hyojeong Kim和M.S. AME ' 18 Vivek Annem设想了一种可以远程支持人类的工具。
三年后，在全球大流行的阵痛中，塔卡尔和他的团队想知道他们是否可以将ADAMMS改造成使用紫外线作为消毒工具来帮助减少感染的传播。塔卡尔说:“我们已经有了一个可以把手伸进抽屉或键盘下的机器人。”“为什么不用它来帮忙呢?”
研究小组首先采访了Ray Irani工程和材料科学主席、化学工程和材料科学教授Andrea Armani，以确认紫外线是杀死COVID-19病毒的可行解决方案。在史密斯国际机械工程和计算机科学教授和南加州大学维特比先进制造中心主任SK Gupta的指导下，该团队发展壮大，包括:bob国际首页登录AME博士生Rishi Malhan, AME硕士学生Omey Manyar, AME博士后研究员Ariyan Kabir，计算机科学系的学生，包括硕士学生Alec Kanyuck, Rex Jomy Joseph和博士Sarah Al-Hussaini和南加州大学Viterbi先进制造中心(CAM)的研究科学家Brual C. Shah。bob国际首页登录他们一起发射了adams - uv。
Malhan说:“我们看到机器人的移动底座可以四处移动，但它们仅限于消毒较大的表面。”但为了能够移动或操作物体，并为咖啡杯或键盘等较小空间消毒，Malhan说需要一个机械臂。由此产生的技术有助于弥合从更大的通用空间到更小、更定制的区域的差距，同时使用紫外线塔和紫外线棒。
该团队使用的机械臂有六个关节，这使得它相当灵活。与此同时，这使得用户手动操作它更加困难，需要算法来指导它的运动，作为路径规划的更有效的解决方案。
“在这个危机时刻，训练有素的消毒人员是一种稀缺资源。我们需要消毒方法来确保手术过程中人类的安全，并确保最高水平的任务完成质量。”
计算机科学家杰里米·马维尔说国家标准和技术研究所(NIST)资助了最初的ADAMMS项目:“古普塔博士领导的研究团队通过将最初为制造业应用开发的下一代机器人技术应用于直接有效地解决当前健康状况的任务，完成了一项令人印象深刻的壮举。他们开发的技术旨在使运营商能够快速高效地工作。这在现代社会尤为重要，因为新兴技术需要在相对较短的时间内被重新利用和部署。”
适应ADAMMS
将紫外线消毒组件与已经建立的ADAMMS组合在一起，意味着团队可以快速跟踪消毒挑战的潜在解决方案，在快速行动比以往任何时候都更重要的关键时刻利用多年的研究。当然，在大流行期间，还存在其他挑战。
虽然该团队只需要一些额外的材料来改造原始的ADAMMS以用于紫外线消毒——他们所需要的只是一些3d打印部件和紫外线组件——但安全性是一个关键问题。坚持新的社会距离和南加州大学校园安全标准——包括研究实验室只对研究covid -19的人开放的要求——团队错开了工作。
在Zoom计划会议的帮助下，团队一起完成计划，然后在不同的模块上单独工作。南加州大bob国际首页登录学维特比先进制造中心(CAM)安置了机器人;只有三名小组成员al - hussaini, Kim和rajendran亲自参观了它。实际上，一个人可以操纵机器人，而另一个人则在CAM的另一个房间远程工作，向机器人输入高级指令。
Al-Hussaini说:“由于机器人是远程操作的，它非常适合我们现在面临的严峻时期。”
远程和自主
ADAMMS需要前端和后端组件，就像任何计算机一样。在前端，一个高级指令，如“清洁此区域”，被传达。
Rajendran说:“人类对细节有敏锐的眼光，所以他们提供了哪些区域需要消毒的想法。”
在后台，由研究人员开发的路径规划算法帮助机器人明确决定到达物体的路径，以及用于消毒的准确扫描模式。
Kim研究了几个单独的模块，并将这些模块集成到真正的机器人上，她说:“一旦机器人进入所需的空间，机械臂就会扫描空间，以了解周围的环境。”Kim说，用户将收到3d扫描图像。“用户可以点击想要消毒的几个物体，机器人就会生成覆盖所有区域的轨迹。”
紫外线的要求和限制
研究人员表示，要想让紫外线有效地起到消毒剂的作用，有关表面必须暴露在阳光下一段时间。确切的时间周期主要取决于紫外线的强度，以及你所处理的表面类型。“当我们在这一领域收集数据时，我们将输入这些数据，以便机器人能够相应地进行规划。”Al-Hussaini说。
值得注意的是，紫外线消毒存在一些局限性，例如，织物或有纹理的表面可以更好地用化学消毒剂处理。与此同时，Malhan说，有问题的空间类型是一个重要的考虑因素。“医院是相当可预测和有组织的，有足够的空间让机器人在里面移动。相反，想想电影院，那里有台阶和狭窄的走廊。这种类型的空间对机器人来说更具挑战性。”
该团队表示，尽管更小的空间可能难以导航，但机器人是非常可定制的。改变移动底座或机械臂的大小可以帮助实现更大的机动性或延伸范围。Kim说，不同类型的夹具(可以按需3d打印)，例如吸力夹具，也可以根据需要抓住和移动的物品类型提供帮助。
部署之旅
Kim说，为了使ADAMMS机器人有效地部署到医院、办公室和其他关键空间，首先用户界面需要通过各种设备访问，如手机和平板电脑，并使其更加友好。
在理想的情况下，该团队希望机器人可以完全远程操作——也许是由在不同城市甚至国家的人来操作。塔卡尔说:“坐在美国的人可以在印度或中国的夜晚给某个地方消毒。”他还认为这是一个安全创造就业机会的机会。“如果我们能轻松快速地训练人们使用这个机器人，人们就可以安全地呆在家里，同时帮助确保其他空间的安全。”
除了医院，研究人员还希望看到机器人部署在像杂货店这样的地方，在那里，对已经过度劳累的员工来说，消毒每个角落和缝隙都太过劳动密集型。对于紫外线消毒不起作用的表面，机器人也有希望以其他方式部署，例如，将消毒液集成到其结构中，并以可控的方式喷洒这种物质。
塔卡尔说:“理想情况下，我们希望机器人能以人们希望的方式被使用。它非常灵活，可以适应任何提出的需求。”
2020年4月13日发布
最后更新于2021年2月11日
