新知 | 机器人借冬奥“出圈”

2 月 2 日，机器人准备进行水下火炬传递。 新华社发

不同于以往以人力为主的服务方式，“智慧化”是北京冬奥会场馆最大的亮点。此次冬奥会中，防疫机器人、引导机器人、递送机器人、物流机器人、炒菜机器人、送餐机器人等各类黑科技机器人接连亮相场馆，尽显冬奥“科技范儿”。在冬奥会过程中这些机器人有哪些应用呢？

机器人总动员，站好冬奥防疫岗

防疫问题作为安全办会的重中之重，北京2022冬奥会组委会早已做好了准备。除了吸取疫情伊始至今所积累的丰富抗疫经验，北京2022冬奥会组委会还动用了各种机器人来助力疫情防控。

作为可穿戴式连续测温设备，“体温贴”是工作人员防疫的第一道防线。一个智能测温计加一个大号创可贴为什么能被称为黑科技？这就算是机器人了？

其实在某种意义上来说，也可以将“体温贴”看作是测温机器人。据了解，搭载了生物芯片和温度传感器的“体温贴”贴在腋下，可实时监控工作人员体温，远程监控系统每3秒采集一次体温数据，如果工作人员体温有异常，系统会自动报警，以短信方式通知防疫管理人员。

“体温贴”检测的不仅仅是实时体温，还具备定位功能。

“这种定位功能可以跟踪记录相关人员的行动路线，掌握体温异常者的接触人群，做到防疫信息快速掌握。”河北工业职业技术学院工业基础部副教授胡孟谦说，相比“先测温、再记录、再报送”的机器人传统工作方式，“体温贴”的实时监测功能大大降低了精准测温的工作负担和管理成本。

除此之外，消毒也是北京冬奥会防疫的重要一环。

由中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室先进机器人团队研发的机械臂智能消毒机器人能进行强力表面消杀，它能产生265-275纳米的深紫外线，仅需3-5秒的照射，就可以杀掉物体表面90%以上的细菌和病毒，能够实现对运动员装备和复杂物体表面等高效、精准的消杀。

与普通消毒机器人不同，这款机械臂智能消毒机器人基于紫外线芯片技术、多自由度机械臂技术和双目视觉识别技术、智能控制技术，不仅能够自适应地识别物体形状，还能自主规划消毒轨迹并自主执行，例如从哪开始，如何排序，到哪结束等，更适合在无人操作的环境下工作。

中国科学院自动化研究所研究员赵晓光公开表示，在危险或潜在危险区域，智能消毒机器人可以替代人来操作深紫外设备，对物体表面或空气进行消毒。

除了强力消杀，团队还将智能机器人与对人体无害的准分子消毒灯结合到了一起，与机械臂消毒机器人共同守卫冬奥“防疫墙”。据介绍，准分子消毒灯可以发出222纳米波长的紫外线，可以对被照的空气实现消毒，且对人体无害，也被称为“光疫苗”。

无接触送餐，中西美食都能做

在送餐配送等生活服务领域，有机器人充分参与的场景是什么样的呢？刚刚过去的北京冬奥会给出了一种全新的可能——机器人也可以很有“温度”。

“豹大白”是智能服务机器人公司猎户星空自主研发的双臂协作机器人。公司相关负责人介绍，这是一款基于百万数据级视觉训练，拥有30000小时双臂调教、3000小时AI学习的智能机器人。它既可以变身金牌咖啡师，也可以变身为烹茶大师，左右机械臂可以同时开工。

冬奥会期间，在北京延庆冬奥签约酒店，“豹大白”娴熟的烹茶技术引来诸多外国友人驻足品尝，提供“无接触式”服务的同时，也赢得外国媒体朋友广泛好评。

制作好的咖啡除了现场无接触取餐之外，怎么送呢？第二只“豹”出动。

“招财豹”忙时送餐、闲时揽客，十分全能。它看得快、看得远、看得清、走得稳。优秀的3D深度探测能力，降低了误入禁行区的风险；极速扫描周边环境，零延时回传感知信号；安全避障、平稳行进、准确导航。除此之外，它的整体设计简洁，全透明亚克力材质，易清洗，易消毒，易安装和拆卸，密闭性达80%，保证了配送食品的安全性与卫生性。

不仅是各类饮品，蒜蓉西兰花、胡辣鸡块、干炒牛河等菜品也都能在北京冬奥会、冬残奥会主媒体中心的智慧餐厅品尝到，而这些美食也全部出自机器人之手。

“不过，对于制作高档菜，烹饪机器人还有很长的路要走。”胡孟谦认为，高端食材难以通过中央厨房配置，规模化难度较大。此外，高端食材的烹制工艺比较繁复，普及率较低，难以做到标准化。

据介绍，服务机器人是机器人领域的全新分支产品，也是与普通公众距离最近的机器人产品，多技术融合使得服务机器人进一步向各应用场景渗透，服务机器人对应用领域的适应性逐步扩展、产品类型愈加丰富、自主性不断提升。

“2020年，受益于居家隔离期间‘懒人经济’的新一轮爆发，大众对‘懒人产品’的消费进一步增加，带动服务机器人市场呈现爆发式的增长。”专家介绍，比如，2021年，北京猎户星空科技有限公司就有近30000名机器人上岗20多个生活服务场景，为10000余家客户提供了机器人服务，其中，日均语音交互频次超1500万次，总服务人次超3亿。

有关预测显示，服务机器人市场份额有望从2020年的283.8亿元翻倍增至2023年的751.8亿元，这也意味着，未来服务机器人市场将有更多的发展空间。

机器人“明星”，活跃赛场内外

如果说以上机器人主要负责冬奥会的后勤保障，还有一类机器人则是实实在在地参与到了奥运赛事之中。

2月2日，奥运史上首次由两名机器人“火炬手”完成水下传递。在北京冬奥公园莲石湖下，水陆两栖机器人与水下变结构机器人完成了精彩的火炬接力。

在冰面下，水下变结构机器人游向下潜而来的水陆两栖机器人，又稳又准地对接了机器人小伙伴“手”中的火炬。随后，水下变结构机器人依靠自身高精度的冰下组合导航定位系统，精准地游至洞口，如芙蓉出水一般浮出水面，点燃下一棒火炬。

“冰下开展机器人与机器人的精准对接与水下点火，既是机器人跨域火炬传递最大的亮点，也是最大的难点。”胡孟谦说。

难点之一，是如何让火在水下燃烧。

据了解，“防水”和“补氧”是两个最重要的因素。“防水”，即保护点火源，火种被放置在一个“筒”状的“空腔”中，燃烧的火焰周围包裹了一层“气膜”一样的气动防水罩，给火制造“无水环境”；而“补氧”则是克服水下氧气不足，火炬燃烧器自带助燃剂，为奥运圣火燃烧补充足够的氧气。

难点之二，是两型机器人在水下对接点火。

“水下环境复杂，传感器使用受限，难以实现较好的定位和通信。而火在水下点燃时，由于温度较高，会出现爆燃现象，很容易导致火被扑灭，因此，两个火炬要对接成功，必须要在1—2秒的时间里将控制精度限制在厘米范围内。”专家介绍。

为了破解这些难题，中科院沈阳自动化研究所牵头，北京动力机械研究所、广东智能无人系统研究院等单位共开展了近百次的测试，研发了全球首支绿色清洁水空跨介质火炬，实现机器人水下高精度对接。

除了火炬传递，还有机器人参与到赛事之中。

可在400米长、坡度18度的中级雪道，以大于10m/s速度滑行；可灵活避让障碍、身姿矫健通过旗门、人机交互并肩滑行……上海交通大学团队研制的六足滑雪机器人不仅能高速滑雪，还能躲避人群、自己规划最优路线。

由人主导的冰壶比赛能否用机器人替代？这个问题数年前就被提出。2018年平昌冬奥会后，国际上出现了轮式冰壶机器人，它主要是通过轮子驱动前行的，和人投掷冰壶的行为还有所区别。

“人投掷冰壶时，一条腿支撑身体，另一条腿蹬踏起踏器，眼睛瞄准目标，手控制冰壶的速度和方向，是一个复杂的决策行为。”胡孟谦介绍。

怎样根据人投掷冰壶的行为特征，设计机器人的结构？如何根据视觉与力觉测量的信息，辨识冰面与机器人接触的动力学参数，从而预测机器人滑行和冰壶运动的轨迹？如何根据人类投掷冰壶的决策方法来控制机器人的行为？这些都是研发人员开发六足冰壶机器人遇到的技术挑战。

研究团队为机器人建立了“大脑”——智能系统。这个系统包括动态平衡稳定控制、智能感知和智能规划，通过设计智能和行为智能的有机融合，使得机器人能够分析人的滑雪行为数据，模仿人的滑雪动作，适应户外雪面的环境特性，实现了自主快速稳定地滑行。

那么，未来机器人的发展前景如何？“技术的发展有必然性，其实冬奥中很多机器人在几年前就已出现，而疫情这类偶然性因素更是催发了无人技术的突破。在冬奥上的大规模使用，验证了无人技术的发展，未来应用前景非常广泛，同时也是产业升级的必走之路。”胡孟谦说。

不过随着无人经济的发展，有不少人会出现担忧：这些机器人、AI是否会取代自己的工作？专家表示，技术是一个双刃剑，从积极的一面来看，机器人及诸多无人经济形态将会替代人们去做一些高强度的体力劳动或是具有危险性的工作，甚至机器人还能达到人都无法企及的工作精密度；另一方面，每一次大的技术革命都会对就业产生冲击，人工智能的发展中，那些富有创意、需要情感交流的工作一般都不会被替代。（河北日报记者 王璐丹）