南加州大學碩士生團隊創造了一個名為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，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，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行這項任務。"

LASER-D機器人已經在校園內進行了測試。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展目標。

碩士生Abhinav Pandey說：

"像人類一樣，系統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揮作用，包括農業。

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行非常本地化的農業任務，如精確的農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。Pandey說，這套視覺系統是基于機器學習的。傳統上，訓練他們的機器需要大量的數據--5萬張左右的圖像，他說。但他們的數據有限。

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識別物體是否已經消毒，而且是充分消毒，創造了更高的準確性。"

Pandey說，視覺系統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沒有被消毒劑涂抹的區域，然而，視覺系統可以。"

"這是最有挑戰性的方面，"Pandey說。"識別一個物體是桌子還是椅子之前已經做過了，但是識別一個區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

據阮教授介紹，LASER-D被編程為根據 "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，幫助機器人自主調整路徑，避免環境沖突。

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，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?！?/p>

檢疫中的團隊合作

協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，我們很難建立聯系，但我們共同的遠大目標幫助我們建立了聯系。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。"