防疫機(jī)器人創(chuàng)意說明在新冠疫情暴發(fā)的背景下，課題組對比了傳統(tǒng)防疫消毒途徑與智能防疫消毒途徑的優(yōu)缺點(diǎn)，指出了目前智能防疫消毒機(jī)器人亟須解決的問題，為解決現(xiàn)有防疫機(jī)器人避障功能差這一問題，設(shè)計(jì)了一款3D視覺避障的智能消毒防疫機(jī)器人，詳細(xì)介紹了該款防疫機(jī)器人的具體使用方法及智能防疫機(jī)器人在未來仍需解決的問題和發(fā)展方向。仿真結(jié)果證明：該款3D機(jī)器視覺智能防疫機(jī)器人能有效確定人的位置，擁有良好的避障功能，可以投放于醫(yī)院、地鐵、機(jī)場、火車站等地形復(fù)雜、人員密集的公共場所進(jìn)行消毒工作。1傳統(tǒng)防疫消毒途徑傳統(tǒng)的消毒方式采用醫(yī)務(wù)人員或者消毒人員穿戴防護(hù)服在公共場所現(xiàn)場使用酒精、消毒液進(jìn)行噴灑，而這樣傳統(tǒng)的消毒方式存在弊端，一是消毒人員在公共場合頻繁消毒，加大了人員聚集的程度，增加了工作人員大規(guī)模感染新冠病毒的風(fēng)險(xiǎn)、無法保證消毒防疫人員的人身安全；二是無形中增加了人工成本，在疫情期間，針對人流密集的區(qū)域進(jìn)行全面消毒，必然需要大量工作人員進(jìn)行消毒作業(yè)，疫情期間，醫(yī)護(hù)人員緊缺，而使用傳統(tǒng)人工消毒，勢必占用更多的人力資源及國家公共財(cái)產(chǎn)資源；三是采用人工消毒受人為影響因素較大，無法切實(shí)保證消毒質(zhì)量，消毒液噴灑不均勻，容易發(fā)生部分區(qū)域未消毒或消毒不到位、部分區(qū)域過度消毒浪費(fèi)消毒液等情況。2智能防疫消毒途徑能消毒途徑即采用智能防疫消毒機(jī)器人針對公共場所，包括醫(yī)院、火車站、飛機(jī)場、地鐵、學(xué)校等人流密智集的區(qū)域，開展消毒液的噴灑，進(jìn)行〃智能化”〃無人化”的防疫消毒工作，采用這種新型的〃智能防疫消毒機(jī)器人”可以有效解決防疫工作人員感染新冠病毒的問題及人工成本問題。目前，市面上采用的機(jī)器人大部分具有智能定位、定量噴灑消毒液、移動速度快、相對安全且工作時間長等優(yōu)點(diǎn)，在疫情期間和后疫情時代能幫助人類進(jìn)行消毒工作，可以有效推動公共衛(wèi)生部門工作效率及科學(xué)防疫工作。3亟待解決的問題面對反彈的疫情，大家深刻地意識到現(xiàn)有的智能化機(jī)器人的技術(shù)缺陷與短板，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以應(yīng)對疫情環(huán)境的復(fù)雜性。目前現(xiàn)有的技術(shù)所能做的防疫工作十分有限，機(jī)器人僅起輔助作用，還未在疫情防控工作中起主導(dǎo)作用，而課題組要做的是盡快攻關(guān)研發(fā)出一款能應(yīng)用于國內(nèi)夕卜疫情消毒的自主工作的智能化防疫機(jī)器人。目前市場上流通的智能防疫機(jī)器人存在一個普遍問題，即緊急避障功能有限，對于突然有人出現(xiàn)在機(jī)器人前方的處理能力不足，機(jī)器人很難在人員密集等環(huán)境復(fù)雜的公共區(qū)域進(jìn)行消毒，仍需工作人員駕駛機(jī)器人加以輔助，機(jī)器人智能控制效果較差，而避障功能有限導(dǎo)致機(jī)器人消毒效率低，仍需投入一定人力成本。由于以上因素的影響，在真正需要智能防疫機(jī)器人的場所，機(jī)器人使用率不高，因此智能防疫機(jī)器人并未大范圍普及應(yīng)用。4智能防疫機(jī)器人的工作原理為解決以上問題，課題組以小型控制器為核心，設(shè)計(jì)了一款智能防疫消毒小車，該小車通過超聲波測距傳感器、紅外測距傳感器、3D視覺系統(tǒng)及消毒噴灑裝置組成硬件系統(tǒng)，用于采集車輛周圍環(huán)境信息，這些環(huán)境信息反饋給控制器，控制器通過分析與決策輸出相應(yīng)指令控制噴射閥的開啟時間和調(diào)節(jié)小車的速度，進(jìn)而對公共場地及人流密集的區(qū)域進(jìn)行消毒。最終實(shí)現(xiàn)循跡、路徑識別、視覺避障、消毒噴霧等功消毒噴灑裝置中采用隔膜水泵，機(jī)器人電動機(jī)不與消毒液接觸，保證了機(jī)器人內(nèi)部電動機(jī)的安全，有利于延長機(jī)器人的使用壽命。消毒液的噴灑裝置采用霧化噴頭，可以應(yīng)用于不同公共場所，避免消毒液噴出后路面濕滑的情況發(fā)生，能有效保證人們的出行安全，有效控制因消毒液聚集造成地面濕滑致使行人摔倒的發(fā)生概率，以此保證人們的出行安全，增加消毒防疫機(jī)器人投入公共區(qū)域使用的可行性。由于需要消毒的環(huán)境普遍具有人員密集這一特殊性，消毒防疫機(jī)器人需具有一定的避障功能。工業(yè)機(jī)器人沒有像人類一樣的眼睛，這就影響機(jī)器人的自動化和智能化位置判斷及圖像識別。對于工業(yè)機(jī)器人而言，相機(jī)視覺系統(tǒng)就相當(dāng)于它的眼睛。2D機(jī)器視覺可以分析物體的平面特征，但是在工業(yè)領(lǐng)域，很多情況需要機(jī)器人去測量空間坐標(biāo)信息，如高度、平面度、表面角度等，顯然2D機(jī)器視覺無法獲取到這些信息，而且2D機(jī)器視覺還依賴于光照、顏色和灰度變化。應(yīng)用3D機(jī)器視覺可以識別到這些空間信息，因此，近些年來3D機(jī)器視覺越來越受歡迎，無論是現(xiàn)在的2D視覺還是3D視覺，視覺系統(tǒng)的主要作用就是對物體進(jìn)行拍照分析，經(jīng)過算法的精準(zhǔn)判斷，從而獲取物體的信息。所以需要為機(jī)器人安裝〃眼睛”，也就是機(jī)器人的視覺系統(tǒng)。機(jī)器人的視覺系統(tǒng)由光源、鏡頭、相機(jī)、采集卡、視覺處理系統(tǒng)五個部分組成。首先需要對3D機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)搭建。該款智能防疫機(jī)器人選用Ensenso的3D相機(jī)，3D相機(jī)用以太網(wǎng)連接到POE交換機(jī)上，實(shí)現(xiàn)供電和傳輸數(shù)據(jù)的作用，然后將工控機(jī)也連接到POE交換機(jī)上，3D相機(jī)和工控機(jī)采用TCP/IP的通信方式。通過圖像采集硬件將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，并傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)。這樣可以將相機(jī)采集的圖像傳遞到工控機(jī)中。然后對機(jī)器視覺進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定。當(dāng)有人或障礙物出現(xiàn)在機(jī)器人前方時，機(jī)器人的3D視覺系統(tǒng)將檢測到障礙物，接收信號，將障礙物的角度等圖像信息返回至工控機(jī)中，通過工控機(jī)控制機(jī)器人后退并左轉(zhuǎn)避開前方障礙物，若消毒機(jī)器人左轉(zhuǎn)后仍有障礙物，則機(jī)器人后退旋轉(zhuǎn)，直至找到?jīng)]有障礙物的方向再次前進(jìn)。在機(jī)器人行進(jìn)的過程中需采用相機(jī)多次判斷前方是否有障礙物，如有障礙物則執(zhí)行避障功能，直至完成整個區(qū)域的消毒計(jì)劃。機(jī)器視覺系統(tǒng)的相機(jī)標(biāo)定是機(jī)器視覺的關(guān)鍵步驟之一，相機(jī)標(biāo)定主要目的有以下兩方面：一是為了確定圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系二是為了減小鏡頭畸變所帶來的誤差對圖像分析處理的精度的影響。5智能防疫機(jī)器人的操作方法機(jī)器人操作人員使用移動終端（平板手機(jī)）均可，首先建立機(jī)器人消毒路線地圖，即預(yù)設(shè)機(jī)器人自動行走路徑和終點(diǎn)，控制消毒區(qū)域門窗關(guān)閉，遠(yuǎn)程啟動機(jī)器人，建立消毒任務(wù)，通過位置控制確定消毒區(qū)域，操縱機(jī)器人自動前進(jìn)至指定位置，機(jī)器人到達(dá)目的地后噴灑消毒液，進(jìn)行360°的全方位消毒，對一個區(qū)域點(diǎn)消毒完畢后將信號返回至移動控制終端，機(jī)器人可繼續(xù)按照預(yù)設(shè)好的消毒地圖執(zhí)行消毒任務(wù)，在這個過程中，遇到緊急情況，后臺操作人員可隨時按下急停按鈕，控制機(jī)器人停止在任何位置，以確保公共區(qū)域的人員安全及保護(hù)機(jī)器人本體。根據(jù)環(huán)境情況、人群密度及疫情嚴(yán)峻程度等參數(shù)的變化，后臺操作人員可通過平板控制機(jī)器人在消毒地圖內(nèi)消毒的次數(shù)和時間間隔，對于特殊的控制要求，可在電腦端自主更改循環(huán)語句以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制需求，以此更好地進(jìn)行科學(xué)智能防疫。6智能防疫機(jī)器人在后疫情時代的發(fā)展公共區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的防疫機(jī)器人需要專門的工作人員去操作并進(jìn)行機(jī)器人定期維護(hù)，這無疑也是一種資源的浪費(fèi)。面對國內(nèi)夕卜嚴(yán)峻的疫情形勢，智能防疫機(jī)器人在未來將應(yīng)用到更多公共場所。除火車站、飛機(jī)場等場合外，還會應(yīng)用于學(xué)校、社區(qū)等，要想更好地推廣智能防疫機(jī)器人，使更多的人受益，就需要機(jī)器人至少有以下5個特征：一是不需要額外編程同時擁有簡單友好的操作界面，通過機(jī)器人說明書或簡單培訓(xùn)即可知曉其操作方法，方便各行各業(yè)的人操作使用；二是降低機(jī)器人發(fā)生故障的概率，由于非專業(yè)人員處理機(jī)器人緊急故障的能力較差，若發(fā)生故障將影響機(jī)器人使用，延誤消毒工作，因此需降低機(jī)器人報(bào)錯、發(fā)生故障的概率；三是減小機(jī)器人的體積，方便機(jī)器人進(jìn)入走廊過道、人員密集等狹小空間進(jìn)行消毒，使消毒工作更全面可靠；四是智能計(jì)算不同環(huán)境所需的消毒液劑量，由于不同區(qū)域的細(xì)菌病毒含量、人員密集程度不同，需要機(jī)器人具有復(fù)雜環(huán)境識別功能，要求機(jī)器人能計(jì)算出消毒區(qū)域的面積、細(xì)菌含量、人員密集度并通過算法科學(xué)得出所需的消毒液使用量，避免消毒液的浪費(fèi);五是降低機(jī)器人價(jià)格，使更多的單位和個人能接觸到并能承擔(dān)起消毒防疫機(jī)器人的費(fèi)用，這樣才能普及消毒防疫機(jī)器人，讓機(jī)器人充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為疫情防控筑牢第一道防線。7結(jié)語綜上所述，3D機(jī)器視覺智能防疫機(jī)器人能有效確定人