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,國內大多高校、科研院所等單位均停課并開展線上教學,但停課完全沒有阻止科研團隊研究工作的腳步。室外環境下準確測溫是極大挑戰,為了研發出能夠快速準確檢測體溫的機器人系統,2月7日,世界機器人大賽共融機器人挑戰賽專家組成員、清華大學現代機構學與機器人化裝備實驗室劉辛軍老師的團隊成立了研發小組。工作剛開展時,小組通過網絡會議的方式討論。到了后期,研發小組中的七位學生從家里趕到了煙臺,與合作企業工程師一起研發和生產,另有兩位學生在北京,等測溫設備運到北京后,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,經常開到晚上12點多,直到技術穩定。
團隊牽頭研發的這種能夠快速檢測體溫的機器人系統被命名為“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、居民小區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,其準確度一般為0.3℃-0.4℃其測溫過程中,經常出現離譜的體溫計數,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險。 “荼與機器人”體溫自動快速篩查系統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攻關,有效的提高了室外測溫的效率及準確率,并具有如下特點:
1、采用深度神經網絡和超聲與視覺融合的多維數據集,可實現車輛司乘人員的精確識別和人像分割,并準確統計人數和相應位置,識別置信度達90%以上。
2、穩定、分布式體溫測量機器人裝置和溫度環境適應性智能補償算法,采用手腕脈搏處非接觸測溫,能夠實現高準確度的人體溫度安全檢測,室內和室外環境測溫準確度均達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,可實現車輛位置、司乘人員和行人的快速定位與體溫無人化篩查:對于流動車輛,可20秒內完成一輛乘用車所有司乘人員的檢測;對于行人,可實現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的溫度篩查,通過大數據處理技術,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已申請10項中國發明專利,填補了國內外空白,可廣泛應用于高速路、機場、車站、檢查站等快速通道流動車輛司乘人員以及學校、醫院、銀行、場館、酒店、賓館、小區、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,該機器人已經應用到北京協和醫院、武漢同濟醫院光谷院區、北京華信醫院、東直門醫院東區等醫院進行人員的體溫自動篩查,并得到了測溫“穩定、快速、便捷、精準”、“測溫精確度高,與水銀體溫計結果接近”的一致好評。
清華大學現代機構學與機器人化裝備實驗室簡介
清華大學現代機構學與機器人化裝備實驗室依托于清華大學摩擦學國家重點實驗室、精密超精密制造裝備及控制北京市重點實驗室、清華大學(機械系)—西門子先進工業機器人聯合研究中心,實驗室在并聯機器人相關理論、關鍵技術和裝備研制方面有20余年的積累,部分理論工作處于國際引領地位。
實驗室重點研發和正在研發四類機器人,包括:高速并聯機器人、混聯加工機器人、自主移動機器人以及協作和軟體機器人。目前已研制成功高速多并聯機器人協同作業系統成套裝備、可實現一次裝卡五面加工的混聯機器人、具有多模態感知功能的軟體仿生手、機器人體溫自動快速篩查系統等,形成了獨具特色的高端制造裝備自主設計及研發體系。出版中、英文專著各1部,發表SCI/EI論文百余篇,授權發明專利80余項,先后獲國家自然科學二等獎、教育部自然科學二等獎、中國機械工業科學技術發明一等獎等多項科技獎勵。
來源:世界機器人大會服務平臺