Cánh tay robot mở rộng phạm vi khử trùng bằng tia cực tím

Kể từ khi đại dịch bắt đầu, mọi người tập trung vào việc giữ cho ngôi nhà và không gian làm việc của họ sạch sẽ như một bước quan trọng để ngăn chặn sự lây lan của COVID-19. Đặc biệt, bệnh viện và phòng thí nghiệm rất tỉ mỉ.

Không phải mọi bề mặt đều có thể dễ dàng đạt được. Nhưng một robot với một cánh tay và sáu khớp có thể làm được điều đó mà không cần một con người nào trong phòng.

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Shantanu Thakar nằm trong nhóm các sinh viên và giáo sư kỹ thuật của Trường Kỹ thuật USC Viterbi đã gợi ý rằng một robot mà họ đã phát triển vài năm trước có thể hoàn thành nhiệm vụ với một vài chỉnh sửa.

Được đặt tên là ADAMMS cho “Hệ thống thao tác di động tự động khéo léo nhanh nhẹn”, robot tự động có thể mở cửa và lấy đồ để mang theo cho những người nếu không muốn tự mình làm như vậy. Bằng cách thêm một cây đũa chống tia cực tím và cánh tay robot, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng robot cũng có thể xử lý việc dọn dẹp, vệ sinh các bề mặt như tủ sâu với (gần như) một làn sóng của cây đũa từ cánh tay mới với sáu khớp nối.

Nỗ lực thiết kế, sản xuất và thêm cánh tay sáu khớp mới của ADDAMS đã phát triển từ một số ít các nhà nghiên cứu lên hơn một chục thành viên trong nhóm từ khắp USC Viterbi, bao gồm cả thạc sĩ và tiến sĩ. sinh viên Khoa Cơ khí và Hàng không Vũ trụ và Khoa Khoa học Máy tính. Họ cũng tham khảo ý kiến ​​của chuyên gia về tia cực tím Andrea Armani, giáo sư kỹ thuật hóa học và khoa học vật liệu, đồng thời là chủ tịch Ray Irani về Khoa học Kỹ thuật và Vật liệu.

Và các thành viên trong nhóm phải làm tất cả trong khi tuân thủ các hướng dẫn về cách xa xã hội và thể chất trong bối cảnh đại dịch.

Làm việc với một số bộ phận in 3-D và các bộ phận UV, các thành viên trong nhóm đã tổ chức các cuộc họp Zoom để lên kế hoạch cho các bước của họ và cập nhật cho nhau về tiến độ của họ. Họ cũng sắp xếp lịch làm việc để có thể tuân thủ các nguyên tắc về cách xa xã hội và thể chất trong khi dần thiết lập ADDAMS với khả năng UV mới của nó.

Trung tâm Sản xuất tiên tiến USC Viterbi đã đặt robot. Chỉ có ba thành viên của cả nhóm — ứng viên tiến sĩ Sarah Al-Hussaini, sinh viên thạc sĩ Hyojeong Kim và ứng viên sau tiến sĩ Pradeep Rajendran — đến thăm nó trực tiếp. Họ phát hiện ra rằng một người có thể điều khiển robot trong khi người kia làm việc từ xa từ một phòng khác trong tòa nhà để chỉ đạo robot. Cánh tay của robot khá linh hoạt.

Các thuật toán cung cấp hướng dẫn để khử trùng bằng tia cực tím robot

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế robot để các thuật toán hướng dẫn chuyển động của nó.

ADAMMS yêu cầu cả thành phần front-end và back-end, giống như bất kỳ máy tính nào. Ở giao diện người dùng, một chỉ thị cấp cao như “dọn sạch khu vực này” sẽ được thông báo. Ở mặt sau, các thuật toán do các nhà nghiên cứu phát triển giúp robot quyết định cụ thể con đường nào cần đi để tiếp cận đối tượng và mẫu quét chính xác được sử dụng để khử trùng.

Kim, người đã làm việc trên một số mô-đun riêng lẻ mà cô ấy đã tích hợp và triển khai trên robot thực cho biết: “Một khi robot ở trong không gian mong muốn, cánh tay robot sẽ quét không gian để biết được nó được bao quanh bởi những gì.

Người điều khiển rô bốt sẽ nhận được bản quét dưới dạng hình ảnh 3-D và sau đó có thể nhấp vào một vài đối tượng để nhắc rô bốt lập kế hoạch quỹ đạo bao phủ các đối tượng và khu vực đó, sau đó vệ sinh chúng.

Ánh sáng UV phải được hướng vào một đối tượng hoặc khu vực trong một khoảng thời gian nhất định, các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của ánh sáng và bề mặt được tạo thành.

Đèn UV không hoạt động trên mọi thứ; ví dụ, vải hoặc bề mặt có kết cấu được làm sạch tốt hơn bằng chất khử trùng.

Mặc dù vậy, robot có thể tùy biến cực kỳ nhanh chóng, để có thể dọn dẹp các không gian khác nhau. Thay đổi kích thước của đế di động hoặc cánh tay robot có thể cải thiện tầm với của nó. Các loại gắp khác nhau như gắp hút — có thể được in 3-D theo yêu cầu — cũng có thể giúp rô-bốt thao tác và làm sạch chúng.

Khử trùng bằng tia cực tím: hành trình triển khai

Để robot ADAMMS được triển khai hiệu quả tới các bệnh viện, văn phòng và các không gian quan trọng khác, trước tiên, giao diện người dùng cần có thể truy cập được thông qua một loạt các thiết bị, như điện thoại di động và máy tính bảng, và thân thiện hơn với người dùng, Kim nói.

Trong một thế giới lý tưởng, nhóm nghiên cứu hy vọng robot có thể được vận hành hoàn toàn từ xa — có thể bởi con người ở một thành phố khác hoặc thậm chí là quốc gia. Thakar nói: “Ai đó ngồi ở Mỹ có thể khử trùng một không gian ở Ấn Độ hoặc Trung Quốc, khi trời về đêm. Anh cũng coi đây là cơ hội để tạo việc làm một cách an toàn. “Nếu chúng tôi có thể dễ dàng và nhanh chóng huấn luyện mọi người sử dụng robot này, mọi người có thể đảm bảo an toàn cho ngôi nhà của họ đồng thời giúp các không gian khác được an toàn.”

Ngoài bệnh viện, các nhà nghiên cứu muốn thấy robot được triển khai cho các không gian như cửa hàng tạp hóa, nơi việc khử trùng mọi ngóc ngách là quá tốn công sức đối với những nhân viên đã làm việc quá sức.

Đối với các bề mặt không thể khử trùng bằng tia UV, robot có thể được điều chỉnh để mang chất khử trùng mà nó sẽ phun lên các bề mặt.

Al-Hussaini cho biết: “Vì robot được vận hành từ xa, nó rất phù hợp cho những thời điểm nghiêm ngặt như những gì chúng ta đang phải đối mặt”.