CSAIL机器人为大波士顿食品银行消毒

随着每一滴我们看不见、摸不到或感觉不到的水滴散落到空气中，传播新冠肺炎的威胁依然存在。防止这些沉重的水滴挥之不去变得越来越重要-特别是在热情好客和慷慨的东道主的表面。

值得庆幸的是，我们的化学清洁产品是有效的，但使用它们对较大的设备进行消毒可能是昂贵、危险和耗时的。在全球各地，有数以千计的仓库、杂货店、学校和其他地方的清洁工人处于危险之中。

考虑到这一点，麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的一个团队与AVA Robotics和大波士顿食品银行(GBFB)合作，设计了一种新的机器人系统，可以强有力地消毒表面，并中和气雾化形式的冠状病毒。

该方法使用CSAIL设计的定制UV-C灯具，该灯具与AVA Robotics的移动机器人基地集成在一起。研究结果令人鼓舞，研究人员说，这种方法可以用于其他环境中的自主紫外线消毒，如工厂、餐馆和超市。

UV-C光已被证明能有效杀灭表面和气溶胶上的病毒和细菌，但它对人类暴露在空气中是不安全的。幸运的是，Ava的远程呈现机器人不需要任何人类监督。团队不是在网真顶部，而是在UV-C阵列中对表面进行消毒。具体地说，该阵列使用短波紫外线杀死微生物，并在一种称为紫外线杀菌照射的过程中破坏它们的DNA。

完整的机器人系统能够绘制空间地图-在这种情况下，是GBFB的仓库-并在路点和其他指定区域之间导航。在测试该系统时，研究小组使用了UV-C剂量计，这证实了机器人正在传递模型预测的预期UV-C光剂量。

CSAIL的研究科学家、UV-C灯组件的技术负责人Alyssa Pierson说：“食品银行为我们的社区提供了一项基本的服务，因此帮助保持这些操作的运行是至关重要的。”在这里，有一个独特的机会，可以为他们目前的工作流程提供额外的消毒力，并帮助降低新冠肺炎接触的风险。

由于新冠肺炎的压力，食品银行也面临着特殊的需求。联合国预测，由于这种病毒，全球面临严重粮食不安全的人数可能会翻一番，达到2.65亿人。仅在美国，为期五周的失业总数已经上升到2600万人，可能会将数百万人推入粮食不安全的境地。

在GBFB的测试中，机器人能够以大约每小时0.22英里的速度行驶在托盘和仓储过道上。以这个速度，机器人可以在短短半小时内覆盖GBFB仓库4000平方英尺的空间。在此期间投放的UV-C剂量可中和约90%的表面冠状病毒。对于许多表面，这个剂量会更高，导致更多的病毒被中和。

通常，这种紫外线杀菌照射的方法在医院和医疗设施中大量使用，以消毒病房，阻止耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和艰难梭菌等微生物的传播，UV-C光也对空气传播的病原体起作用。虽然它在直接的“视线”中最有效，但当光线从表面反弹到其他表面时，它可能会到达角落和缝隙。

我们有10年历史的仓库是一个相对较新的食品配送设施，拥有AIB认证的最先进的清洁度和食品安全标准，“大波士顿食品银行总裁兼首席执行官凯瑟琳·达马托(Catherine D‘Amato)说。“新冠肺炎是一种新的病原体，GBFB和世界其他地方的设计都不能处理这种病原体。我们很高兴有这个机会与麻省理工学院CSAIL和AVA Robotics合作，创新和改进我们的卫生技术，以战胜这一威胁。

作为第一步，团队远程操作机器人，教它仓库周围的路径-这意味着它配备了自主移动的能力，而不需要团队远程导航。

它可以去地图上定义的路点，比如去装货码头，然后是仓库发货楼层，然后返回基地。他们在远程操作模式中定义来自专家人类用户的那些路点，然后可以根据需要向地图添加新的路点。

在GBFB内部，研究小组将仓库运输楼层确定为机器人需要消毒的“高重要性区域”。每天，工人们都会安排一排排的产品，第二天由合作伙伴和配送卡车安排多达50辆提货。通过聚焦发货区域，优先对出库物品进行消毒，减少新冠肺炎扩散到社区。

目前，该团队正在探索如何使用车载传感器来适应环境的变化，这样在新的领域，机器人就会调整它的速度，以确保推荐的剂量应用于新的物体和表面。

一个独特的挑战是，航运区域不断变化，因此每晚，机器人都会遇到一个略有不同的环境。当机器人部署时，它不一定知道哪些准备过道会被占用，或者每个过道可能会有多满。因此，研究小组指出，他们需要教机器人区分有人和无人的过道，这样它就可以相应地改变计划的路径。

就生产而言，对于这个原型和团队来说，“内部制造”具有了全新的意义。UV-C灯是在皮尔逊的地下室组装的，CSAIL的博士生乔纳森·罗曼尼辛(Jonathan Romanishin)在他的公寓里精心制作了一个临时商店来组装电子板。

皮尔逊说：“当我们驾驶机器人在食品银行转悠时，我们也在研究新的控制政策，这些政策将使机器人能够适应环境的变化，并确保所有地区都得到适当的估计剂量。”“我们专注于远程操作，以最大限度地减少人工监督，因此，在运行我们的系统时，传播新冠肺炎的额外风险也会降至最低。”

对于立即采取的下一步行动，该团队专注于增加GBFB机器人的能力，以及最终实施设计升级。他们更广泛的意图集中在如何使这些系统更有能力适应我们的世界：机器人如何根据估计的UV-C剂量动态改变其计划，它如何在新的环境中工作，以及如何协调UV-C机器人团队一起工作。

CSAIL主任兼项目负责人Daniela Rus说：“我们很高兴看到UV-C消毒机器人在这个需要的时候支持我们的社区。”“我们从GBFB的工作中得到的洞察力突出了几个算法方面的挑战。我们计划解决这些问题，以便扩大复杂空间的自主紫外线消毒范围，包括宿舍、学校、飞机和杂货店。“。

目前，该团队的重点是GBFB，尽管他们正在开发的算法和系统未来可能会转移到其他用例，如仓库、杂货店和学校。

麻省理工学院一直是一个很棒的合作伙伴，当他们来找我们时，团队急切地想开始整合，这只花了四周的时间就启动和运行了，“Ava Robotics首席执行官优素福·萨利赫(Youssef Saleh)说。“机器人解决职场挑战的机会比以往任何时候都要大，与麻省理工学院合作在食品银行产生影响是一次很棒的经历。

皮尔逊和罗曼尼辛与亨特·汉森(软件能力)、麻省理工学院林肯实验室的布莱恩·蒂格(协助UV-C灯组装)、伊戈尔·吉利琴斯基和肖立(协助未来自主性研究)、麻省理工学院教授丹尼拉·罗斯和萨曼·阿马拉辛格合作，AVA领导马西奥·马塞多和优素福·萨利赫。

这个项目得到了AVA Robotics的部分支持，他们提供了他们的平台和团队支持。