清華導學故事 | 阿荼誕生記:機械系劉辛軍團隊測温機器人研發紀實


六月以來,校園裏常會響起“請測温”的聲音,等待開學的學生在返校介紹視頻或節目中也會看到阿荼機器人的身影。享受阿荼提供的便利測温服務的你不一定知道,這款測温機器人是清華大學機械系劉辛軍教授團隊的科研攻關成果,它身上的每個器件都凝聚着團隊師生五個月來努力奮戰的汗水和服務社會的熱忱。

在清芬園食堂承擔身份識別和體温檢測任務的阿荼

在節目《老師請回答》中出現的阿荼

因測温痛點而聚集起來的隊伍

2020年,中國與新冠肺炎病毒打了一場遭遇戰,每一個人都被動員起來,參與到這場“戰疫”中。2月初,在家辦公的劉辛軍收到煙台市開發區管委牟樹青書記的微信,表達了當前高速路口測温值班人員的辛苦和所遇到的測温不準、人手不夠、容易交叉感染等痛點問題。體温篩查是疫情防控的關鍵手段,其中竟也有如此多的問題,聽聞消息的劉辛軍不禁思考,自己深耕已久的機器人領域能否在體温篩查中發揮作用,實現室外快速無人化準確測温?在當天晚上的組會中,劉辛軍與團隊的老師及學生交流了這個想法,大家當即表示贊同並開始認真討論,這情形更加堅定了劉辛軍的決心。

高速路口測温現場圖

當晚,劉辛軍緊急組建起由謝福貴、趙慧嬋老師及多名研究生組成的“特攻團隊”,着手體温篩查機器人的研製。雖然團隊未涉獵過測温領域,但解決實際測温痛點,在疫情中發揮科研力量的想法使團隊興奮起來並快速進入了狀態。這支極具戰鬥力的隊伍每個人分工明確,在各自承擔的任務中極盡所能。團隊博士生宮昭負責系統控制,孟齊志挑頭機器人方案設計,李鵬、崇增輝、黃晨輝負責機械結構設計和系統的仿真工作。姜淞文擔起建立測温模型的重任,葉彥雷和於超利用自己的豐富經驗負責解決司乘人員識別的難題。大家充滿熱情、緊鑼密鼓地投入到研究攻關任務中。

不同的地點 同樣的決心

由於研究生無法返校、部件採購不順,疫情期間開展研究工作難度倍增,但這攔不住攻關團隊前進的步伐。劉辛軍作為總負責人,通過線上會議與所有人溝通,既在整體方向上掌舵把控,也在技術細節上提出具體建議,帶領團隊攻堅克難。

劉辛軍的熱情鼓舞着所有人,每天的討論會議在凌晨結束是常有的事,有的研究生甚至連續一個多月每天只睡5個小時。博士生宮昭和孟齊志原定於今年6月畢業,為了集中精力,兩位決定延期畢業,將手頭工作放到一邊,全身心投入到測温機器人的研製中。

機器人的裝配、調試均由煙台清科嘉機器人聯合研究院有限公司配合進行,宮昭、姜淞文、李鵬和葉彥雷等同學第一時間趕到煙台,和工程師同吃同住,奮戰在第一線,宮昭更是做起了現場總指揮。姜淞文為獲得在低温下的體温檢測模型,赤膊上陣,把小臂露在北方冬天的寒風中來模擬極限情景。趙慧嬋老師根據“把病原體擋在外面”的設計理念,建議根據民間門神的名字為測温機器人起名,經大家協商後命名為荼與(SHU YU),小名阿荼(A TU)。研究生畢偉堯、申屠舒展、邵琦和東旭光得知大家的繁忙狀況,主動請纓奔赴現場、分擔工作。這種閃爍着責任心、擔當感光芒的實例還有很多,不一而足。

在清華大學停車場試用的荼與測温機器人

在羣策羣力下,室外車輛司乘人員體温檢測系統“荼與”很快問世,在3月中旬運抵清華。謝福貴老師帶領留在校內的梅斌、李子豪進行現場安裝,在現場值守試用、聯絡協調,反饋結果並進行改進,在此期間劉辛軍、謝福貴和趙慧嬋老師的家屬也積極參與到方案討論、測温調研、現場調試等工作中。

“荼與”從煙台來到北京後,毫不怯戰,精準、快速、便捷地完成了車輛司乘人員的測温,受到一致點贊並被中國科學報、中國教育電視台等多家媒體報道,經過北京市計量檢測科學研究院認證,測温準確度達0.2攝氏度,每車檢測時間小於20秒。

在北京協和醫院投入使用的阿荼

緊接着,團隊一鼓作氣,利用積累的研發經驗啓動行人體温檢測機器人“阿荼”的設計研發工作,並於3月底完成首台生產製造。首台阿荼機器人採用了阻攔杆的形式,體温檢測結果合格才抬杆放行,4月起,阿荼陸續在煙台一中、招遠一中、煙台外國語實驗學校、龍口一中、煙台開發區高級中學、北京華信醫院、北京協和醫院、武漢同濟醫院光谷院區、西安交通大學、北京清華長庚醫院等地上崗。

位於清華大學工字廳門口的阿荼

5月中旬,鑑於阿荼機器人的良好使用效果,清華大學伸來橄欖枝,並提出了測温和身份識別結合的功能需求。宮昭、邵琦等積極與學校溝通,調整設計方案,並於當月底完成研製,將第一台可同時實現校園卡、身份證、紫荊碼識別和體温檢測多重功能的阿荼送到了清華。之後的一個月,接受過檢閲和實際考驗的阿荼在清華園中接連迎來了它的兄弟姐妹。截至目前,90餘台阿荼機器人活躍在清華大學辦公樓、宿舍、食堂、校醫院的門口,為校內師生和來訪人員提供服務。

“把論文寫在祖國的大地上”

在煙台、在武漢、在西安、在北京,阿荼的每一次檢測既給人們安全的信心,也體現着它背後凝結的努力和奉獻。阿荼雖小,但集成了機械、電氣、傳感、語音、算法、軟件等多方面內容,它的順利誕生是清華師生行勝於言、務實自強精神的集中體現,也彰顯着劉辛軍團隊長期以來形成的理論聯繫實際的風格和能力與價值塑造並舉的品格。

參與研發同學們表達的感想中,出現最多的詞就是“有幸”,有幸於在研發過程中導師的細緻指導和嚴格把關,才有學生的進步和項目的前進;有幸於在疫情中能有這樣的機會,在實際中一展所長,為疫情防控、復學復工貢獻綿薄之力。

姚期智先生在給2020屆畢業生的寄語中有“苟利國家,俯仰無愧”這樣一句話。起因於疫情期間測温痛點,誕生於團隊努力奮戰中的阿荼機器人為這句話做了最好的詮釋。

“師者,所以傳道受業解惑者也。”在劉辛軍看來,師生關係的價值不僅僅體現在授業解惑,更重要的是通過實踐培養出眾的素養和出色的能力,傳遞一種正確的價值觀、一種踏實奮進的精氣神和一種回報社會及奉獻國家的責任擔當,高校的老師和同學,需要齊心協力,一步一個腳印,“把論文寫在祖國的大地上”。

研發團隊部分成員及清科嘉工程師在煙台合影

研發團隊部分成員在清華大學合影

(清華新聞網7月17日電)

供稿:機械系

編輯:呂婷

2020年07月17日 16:30:27  清華新聞網

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