Kiekvienas ore esantis lašelis, nors ir negalima jo pamatyti, paliesti ar pajusti, kelia riziką susirgti COVID-19. Tokių lašelių nusėdimo ant paviršių, kurie padeda virusui išgyventi, prevencija turi kritinę reikšmę. Laimei, prieinami produktai cheminiam valymui, kurie puikiai padeda išspręsti šią problemą. Vis dėlto didelių paviršiaus plotų atveju jų naudojimas gali pasirodyti brangus, pavojingas ir ilgai trunkantis. Visame pasaulyje yra tūkstančiai sandėlių, maisto produktų sandėlių, mokyklų ir kitokių šio tipo objektų, keliančių pavojų valymo personalo sveikatai.
Būtent todėl Informatikos ir dirbtinės inteligencijos laboratorijos (CSAIL) Massachusetts Institute of Technology mokslininkai kartu su Ava Robotics bei Bostono maisto banku Greater Boston Food Bank (GBFB) sukūrė naują robotų sistemą, kuri veiksmingai dezinfekuoja paviršius ir neutralizuoja koronavirusą aerozolio pavidalu.
Šiam tikslui buvo panaudota CSAIL parengta UVC lempa, integruota su mobiliąja Ava Robotics roboto baze. Rezultatai buvo tiek patrauklūs, kad mokslininkai pripažino šio sprendimo naudingumą autonominės dezinfekcijos tikslams naudojant UV spindulius kitose aplinkose, pavyzdžiui, gamyklose, restoranuose ir prekybos centruose.
Paaiškėjo, kad UVC spinduliai gali veiksmingai naikinti bakterijas ir virusus, esančius ant paviršių bei aerozolio pavidalu, tačiau spinduliuotės poveikis pasirodė esąs pavojingas žmonėms. Laimei, Ava telerobotas gali dirbti be žmogaus priežiūros. Darbuotojai nuėmė viršutinę dalį, kurioje paprastai būna monitorius, ir pakeitė ją UVC dezinfekavimo sistema, naudojančia trumpas ultravioletines bangas, mikroorganizmų ir jų DNA naikinimui taip vadinamo „UV antibakterinio švitinimo“ proceso metu.
Robotų sistema sugeba atlikti erdvinį išdėstymą – šiuo atveju GBFB sandėlio – ir judėti tarp orientavimo taškų bei kitų nurodytų plotų. Atlikdami sistemos testus, komandos nariai naudojo UVC dozimetrą ir patvirtino, kad robotas generuoja atitinkamą UVC šviesos kiekį, apskaičiuojamą pagal modelį.
„Maisto bankai yra itin svarbūs mūsų bendruomenėms, todėl labai svarbu užtikrinti jų darbo tęstinumą,“ – sako Alyssa Pierson, CSAIL mokslininkė ir UVC lempą rengiančios komandos vadovė. „Šiuo atveju svarbu buvo padidinti dezinfekavimo efektyvumą ir mažinti užsikrėtimo COVID-19 riziką.“
GBFB atliekamų testų metu robotas judėjo tarp palečių ir lentynų apie 350 metrų per valandą greičiu. Tai reiškia, kad GBFB sandėlio paviršių (370 m2) jis gali išdezinfekuoti per pusę valandos. Tuo metu gauta UVC dozė neutralizuoja apie 90 proc. ant paviršių esančių koronavirusų, nors daugelio paviršių atveju ta dozė yra didesnė, o tai reiškia, kad neutralizavimas yra veiksmingesnis.
Parastai baktericidinės lempos UV naudojamos ligoninėse ir medicinos įstaigose, siekiant sterilizuoti pacientų sales ir užkirsti kelią mikroorganizmų, pavyzdžiui, MRSA ir C. difficile, plitimui. UVC spinduliai veikia taip pat oru pernešamus patogenus. Veiksmingiausias apšvitinimas vyksta „akių matymo plote“, tačiau nuo paviršiaus atspindima šviesa gali patekti taip pat į nematomus kampelius.
„Turime palyginti naują, tik 10 metų, maisto sandėlį, turime taip pat AIB švaros sertifikatą ir laikomės maisto saugos standartų“ – aiškina Catherine D’Amato, GBFB veiklos skyriaus vadovė ir direktorė. „COVID-19 – tai naujas patogenas, su kuriuo GBFB ir likusi pasaulio dalis neįstengė susidoroti. Džiaugiamės galimybe bendradarbiauti su MIT CSAIL ir Ava Robotics, nes tokiu būdu galime gerinti mūsų sanitarinę techniką, siekdami įveikti dabartinę grėsmę“, – tęsia Catherine D’Amato.
Švara svarbiausia
Pradžioje komanda valdė robotą nuotoliniu būdu, kad jis įsimintų trasą aplink sandėlį – robotas kaip autonominis įrenginys geba judėti pats, t. y. komandos nariai neturi jo valyti nuotoliniu būdu.
Mašina juda pagal žemėlapyje esančius orientavimo taškus, pavyzdžiui, geba nuvykti iki krovimo doko, po to į sandėlio ekspedijavimo aukštą ir vėliau atgal į bazę. Maršruto taškus prideda žmogus, naudodamasis telefonu. Juos galima papildyti pagal poreikį.
GBFB sandėlio atveju siuntimo teritorija buvo identifikuota kaip kritinė, atsižvelgiant į dezinfekcinius veiksmus. Kiekvieną dieną darbuotojai dėlioja ištisas eiles prekių ir ruošia jas net 50 gavėjų, vežiodami prekes sunkvežimiais. Susikaupimas siuntimų teritorijoje reiškia, kad prekės, išvykstančios iš sandėlio, sukelia mažesnę visuomenės užkrėtimo koronavirusu riziką.
Šiuo metu komanda dirba ties jutiklių, prieinamų pagal sistemą, skirtą pritaikyti ją aplinkos pokyčiams, panaudojimu, kad robotas siųstų reikiamą spindulių dozę naujuose objektuose ir paviršiuose.
Tikras iššūkis yra tai, kad prekių siuntimo teritorija nuolat keičiasi, taigi kiekvieną dieną robotas juda šiek tiek kitoje aplinkoje. Paleidus robotą, jis nežino, ant kurių lentynų sudėliotos prekės ir kiek jų ten yra. Todėl komandos nariai nori išmokyti robotą atskirti sandėlio koridorius, kurie užpildyti prekėmis, nuo tuščių koridorių, siekiant užtikrinti optimalų trasos planavimą.
Kalbant apie prototipo gamybos procesą, tai be jokios abejonės šiuo atveju tai buvo „nuosava gamyba“. UVC lempos buvo pagamintos Alyssos Pierson rūsyje, o Jonathan Romanishin, CSAIL instituto doktorantas, savo namuose įrengė laikiną dirbtuvę, kurioje gamino spausdintines grandines.
„Roboto testavimo maisto banke metu tiriame taip pat naujas kontrolės taisykles, kurios leis robotui prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ir užtikrins, kad kiekvienoje teritorijoje bus skiriama atitinkama spinduliavimo dozė“, – komentavo Alyssa Pierson. „Daugiausia dėmesio skiriame darbui nuotoliniu būdu, kad žmogaus priežiūros reikėtų kuo mažiau, tokiu būdu mažinant COVID-19 plitimo riziką sistemos aptarnavimo metu.“
Artimiausiu metu komanda nori didinti roboto veiksmingumą GBFB ir pagerinti jo konstrukciją. Vėliau bus siekiama, kad tokio tipo sistemos geriau prisitaikytų prie mūsų pasaulio, t. y. dinamiškai keistų darbo planą pagal numatomas UVC dozes, susidorotų naujoje aplinkoje ir gebėtų dirbti pagal tarpusavyje suderintas robotų komandas.
„Džiaugiamės, kad UVC dezinfekavimui skirtas robotas remia mūsų bendruomenę sunkiais laikais“, – pasakė Daniela Rus, CSAIL direktorė ir projekto vadovė.
Šiuo metu komanda susikoncentravusi ties GBFB, nors rengiami algoritmai ir sistemos ateityje gali būti panaudojamos naujose vietose, pavyzdžiui, sandėliuose, maisto parduotuvėse ir mokyklose.
„MIT – tai puikus darbo partneris – visas integravimo procesas truko vos keturias savaites“, – pasakė Youssef Saleh, Ava Robotics veiklos skyriaus direktorius.
Kas atliko dezinfekuojančio roboto projektą?
Pierson ir Romanishin bendradarbiavo su Hunter Hansen (programinė įranga), Bryan Teague iš MIT Lincoln Laboratory (kuris padėjo rengiant UVC lempas), Igor Gilitschenski ir Xiao Li (dirbo prie būsimų tyrimų, susijusių su autonomija), MIT profesoriais Daniela Rus ir Saman Amarasinghe. Iš Ava Robotics projektui vadovavo Marcio Macedo ir Youssef Saleh.
Šį projektą iš dalies rėmė Ava Robotics, kuri užtikrino savo platformą ir grupės paramą.