時間:2020-04-28
編者按:來勢洶洶的疫情,將很多人的生活按下了“暫停鍵”,但世界機器人大賽專家組的科研人員們從未停歇,他們以一直在以腳踏實地的科研工作抗擊疫情,準(zhǔn)備迎接最終的勝利,就讓我們走進他們的故事。
為了防控疫情,國內(nèi)大多高校、科研院所等單位均停課并開展線上教學(xué),但停課完全沒有阻止科研團隊研究工作的腳步。室外環(huán)境下準(zhǔn)確測溫是極大挑戰(zhàn),為了研發(fā)出能夠快速準(zhǔn)確檢測體溫的機器人系統(tǒng),2月7日,世界機器人大賽共融機器人挑戰(zhàn)賽專家組成員、清華大學(xué)現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)與機器人化裝備實驗室劉辛軍老師的團隊成立了研發(fā)小組。工作剛開展時,小組通過網(wǎng)絡(luò)會議的方式討論。到了后期,研發(fā)小組中的七位學(xué)生從家里趕到了煙臺,與合作企業(yè)工程師一起研發(fā)和生產(chǎn),另有兩位學(xué)生在北京,等測溫設(shè)備運到北京后,配合做測試。疫情期間團隊開會至少一天一次,晚上9:30的會議是每天必須的,經(jīng)常開到晚上12點多,直到技術(shù)穩(wěn)定。
團隊牽頭研發(fā)的這種能夠快速檢測體溫的機器人系統(tǒng)被命名為“荼與機器人”。該機器人的名稱源自中國民間信奉的兩位門神(神荼shēn shū和郁壘yù lǜ)之一的神荼,又名荼與(shū yú),寓意將瘟疫擋在門外。
目前高速路、車站、機場、辦公區(qū)、居民小區(qū)等各種通道的流動車輛司乘人員和入口行人的體溫篩查主要使用的是手持紅外額溫計,其準(zhǔn)確度一般為0.3℃-0.4℃其測溫過程中,經(jīng)常出現(xiàn)離譜的體溫計數(shù),不僅效率低且涉及人員近距離接觸,有交叉感染和不安全的風(fēng)險。 “荼與機器人”體溫自動快速篩查系統(tǒng)即針對這些問題在機器人本體、測溫裝置及溫補算法、視覺語義感知、控制策略等方面進行了技術(shù)攻關(guān),有效的提高了室外測溫的效率及準(zhǔn)確率,并具有如下特點:
1、采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和超聲與視覺融合的多維數(shù)據(jù)集,可實現(xiàn)車輛司乘人員的精確識別和人像分割,并準(zhǔn)確統(tǒng)計人數(shù)和相應(yīng)位置,識別置信度達(dá)90%以上。
2、穩(wěn)定、分布式體溫測量機器人裝置和溫度環(huán)境適應(yīng)性智能補償算法,采用手腕脈搏處非接觸測溫,能夠?qū)崿F(xiàn)高準(zhǔn)確度的人體溫度安全檢測,室內(nèi)和室外環(huán)境測溫準(zhǔn)確度均達(dá)0.2℃。
3、通過視覺識別、超聲波探測、紅外探測等多傳感器融合方式,可實現(xiàn)車輛位置、司乘人員和行人的快速定位與體溫?zé)o人化篩查:對于流動車輛,可20秒內(nèi)完成一輛乘用車所有司乘人員的檢測;對于行人,可實現(xiàn)2秒通行;體溫合格則通行,不合格則報警。
4、針對一定時間周期內(nèi)的溫度篩查,通過大數(shù)據(jù)處理技術(shù),可快速形成任何時間段的車、人流量-溫度圖譜。
“荼與機器人”體溫自動快速篩查系統(tǒng)已申請10項中國發(fā)明專利,填補了國內(nèi)外空白,可廣泛應(yīng)用于高速路、機場、車站、檢查站等快速通道流動車輛司乘人員以及學(xué)校、醫(yī)院、銀行、場館、酒店、賓館、小區(qū)、超市等各種入口處對行人進行體溫非人接觸快速自動篩查。近期,該機器人已經(jīng)應(yīng)用到北京協(xié)和醫(yī)院、武漢同濟醫(yī)院光谷院區(qū)、北京華信醫(yī)院、東直門醫(yī)院東區(qū)等醫(yī)院進行人員的體溫自動篩查,并得到了測溫“穩(wěn)定、快速、便捷、精準(zhǔn)”、“測溫精確度高,與水銀體溫計結(jié)果接近”的一致好評。
清華大學(xué)現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)與機器人化裝備實驗室簡介
清華大學(xué)現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)與機器人化裝備實驗室依托于清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室、精密超精密制造裝備及控制北京市重點實驗室、清華大學(xué)(機械系)—西門子先進工業(yè)機器人聯(lián)合研究中心,實驗室在并聯(lián)機器人相關(guān)理論、關(guān)鍵技術(shù)和裝備研制方面有20余年的積累,部分理論工作處于國際引領(lǐng)地位。
實驗室重點研發(fā)和正在研發(fā)四類機器人,包括:高速并聯(lián)機器人、混聯(lián)加工機器人、自主移動機器人以及協(xié)作和軟體機器人。目前已研制成功高速多并聯(lián)機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)成套裝備、可實現(xiàn)一次裝卡五面加工的混聯(lián)機器人、具有多模態(tài)感知功能的軟體仿生手、機器人體溫自動快速篩查系統(tǒng)等,形成了獨具特色的高端制造裝備自主設(shè)計及研發(fā)體系。出版中、英文專著各1部,發(fā)表SCI/EI論文百余篇,授權(quán)發(fā)明專利80余項,先后獲國家自然科學(xué)二等獎、教育部自然科學(xué)二等獎、中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎等多項科技獎勵。
來源:世界機器人大會服務(wù)平臺