南加州大學碩士生團隊創(chuàng)造了一個名為LASER-D的消毒機器人，用于COVID-19預防。

LASER-D機器人由美國南加州大學維特比工程學院（USC Viterbi）研究人員開發(fā)，是一個類似動物的機器人，可以爬行、蹲伏和消毒表面和物體，以對抗COVID-19。

這是一個由USC Viterbi的研究團隊創(chuàng)造的四條腿的機器人。這款類似動物的LASER-D首次結合了汽車的敏捷性和化學消毒，以對抗COVID-19等應用。機器人在輪子上可以做很多事情，但在較窄、較淺的空間里，比如教室里的桌子之間或樓梯間，輪子可能會受到限制。進入LASER-D(Legged Agile Smart Efficient Robot for Disinfection)。

在USC Viterbi的教授SK Gupta和Quan Nguyen的帶領下，該團隊致力于創(chuàng)建LASER-D--建立在早期項目的基礎上，一個紫外線消毒機器人，并改編了Nguyen的腿部機器人平臺。

USC航空航天和機械工程助理教授Nguyen說：

"這是我們第一次將腿部機器人與消毒任務相結合。這可能是一個挑戰(zhàn)，因為我們需要在定位消毒的同時保持機動性。LASER-D通過同時行走和定位身體來節(jié)省能量。因此，我們只需利用機器人的定位來控制消毒劑的噴灑，而不是附加一個額外的手臂來執(zhí)行這項任務。"

LASER-D機器人已經(jīng)在校園內(nèi)進行了測試。雖然LASER-D還沒有自主性，但提高自主性和增加人類操作者與機器人之間的距離是長期發(fā)展目標。

碩士生Abhinav Pandey說：

"像人類一樣，系統(tǒng)應該能夠識別哪些東西必須消毒，在第一輪消毒過程中是否正常進行，以及機器人是否應該繼續(xù)前進或進行第二輪消毒。這些都是未來版本LASER-D的目標。"

LASER-D在當前全球大流行期間，其意義不僅限于消毒。憑借其在噴灑時的移動能力，該團隊認為它可以在不同領域發(fā)揮作用，包括農(nóng)業(yè)。

南加州史密斯國際機械工程和計算機科學（Smith International Professor of Mechanical Engineering and Computer Science）教授SK Gupta說：

"像LASER-D這樣的機器人可以執(zhí)行非常本地化的農(nóng)業(yè)任務，如精確的農(nóng)藥分配或精確的灌溉。"

Gupta指出，不太注重消毒而更注重美觀的清潔應用，如清潔商場和雜亂的辦公場所，也可能是潛在的應用。

LASER-D是一個雄心勃勃的平臺，旨在實現(xiàn)一種自主選擇，它可以復制人類的任務，這些任務是重復的、乏味的和危險的，而且還需要精確。

在這個過程中，至關重要的是LASER-D的視覺系統(tǒng)。Pandey說，這套視覺系統(tǒng)是基于機器學習的。傳統(tǒng)上，訓練他們的機器需要大量的數(shù)據(jù)--5萬張左右的圖像，他說。但他們的數(shù)據(jù)有限。

Pandey說：

"我們用一對圖像來代替訓練機器。一張圖像是消毒前的表面，第二張圖像是消毒后的表面。這為LASER-D識別物體是否已經(jīng)消毒，而且是充分消毒，創(chuàng)造了更高的準確性。"

Pandey說，視覺系統(tǒng)不僅可以幫助人類操作員審查機器人所看到的東西，而且還可以讓操作員在這個過程中進行權衡，而不是只在最后才進行權衡。雙重圖像識別還有助于處理多樣化的圖像--例如教室里的多種類型的表面。

Nguyen說："當照明條件不好時，人眼可能無法檢測到?jīng)]有被消毒劑涂抹的區(qū)域，然而，視覺系統(tǒng)可以。"

"這是最有挑戰(zhàn)性的方面，"Pandey說。"識別一個物體是桌子還是椅子之前已經(jīng)做過了，但是識別一個區(qū)域是否被消毒過是我們必須解決的新問題。"

識別最有效的路徑

據(jù)阮教授介紹，LASER-D被編程為根據(jù) "航點 "或在整體地圖中定義的特定點在其空間中移動。人類操作者首先會看到一張整體空間的地圖，然后被要求指定特定的航點，以幫助引導機器人更準確有效地通過空間。

未來，研究人員希望進一步增強視覺系統(tǒng)，幫助機器人自主調(diào)整路徑，避免環(huán)境沖突。

Gupta說："目前，機器人必須離人類操作者非常近，但在未來，人們可能一直在校園內(nèi)，甚至在完全不同的位置。"

Nguyen說：

"有腿機器人在崎嶇不平的地形中的運動本身就是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，但對我們來說，目前的問題是將運動與消毒結合起來。例如，LASER-D需要在蹲在桌子下面時保持移動和噴灑表面的能力。”

檢疫中的團隊合作

協(xié)作解決問題是工程師工具箱的一個重要組成部分。在全球大流行的情況下，與團隊合作已經(jīng)成為進行有影響力的研究的額外障礙。從事Laser-D研究的學生們能夠通過試錯和技術克服這些。

碩士生王瑞琪說：

"這是我第一次在一個完全陌生的團隊中工作。在沒有任何面對面交流的情況下，我們很難建立聯(lián)系，但我們共同的遠大目標幫助我們建立了聯(lián)系。我們最終成為了一個非常棒的團隊。"

即使是遠程，學生們也接觸到了自己算得上新手的技能領域。安東尼-阮（Anthony Nguyen）在模擬軟件和機器人的操作系統(tǒng)上工作。他說，他覺得在大的愿景和時間限制下，他們必須作為一個團隊打好基礎。

"作為一名機械工程專業(yè)的學生，我沒有C++編碼或類似的背景。我很幸運，那里有開放的源代碼和很多資源，我可以用來學習。這個項目依賴于大量的編碼--我們必須使用現(xiàn)有的資源，然后再設計進一步的解決方案。"

Pandey說：

"這個項目雄心勃勃，作為一個團隊，我們專注于研究以前沒有解決過的問題，這就是我們的附加值。"