为降低病毒在室内公共设施散播的风险,抗疫期间,由澳门大学自主研发的机械人「消毒智多星」迅速「走马上任」,在疫情最危险的地方代替消毒人员,高效完成灭菌清洁工作,为疫情防控提供有力的支援。
目前,该机械人已应用于澳门大学核酸检测站、澳门大学图书馆、镜湖医院门诊大楼、部份政府办公场所、酒店等处。此外,澳门大学已申请该技术专利,并与企业洽谈专利权转让,有望将消毒机械人量产推出市场。
自主研发控成本
澳门大学科技学院机电工程系教授徐青松是「消毒智多星」项目的负责人,他介绍,在科学技术发展基金的资助下,团队从2020年4月起,以服务社会为初心,开始研发消毒机械人。当中的零件、程式、各个模组、外观设计乃至组装,都是团队自主研发,因此能将成本控制得较低,「消毒智多星」成本约为20,000至30,000澳门元,售价低于目前市面上具备类似功能的机械人,有利普及运用。
「消毒智多星」由4个模组组成,分别是控制机械人移动及消毒剂浓度的智能移动机械人模组,负责喷洒消毒剂的消毒模组,能监控湿度、机械人电量等的状态监控模组,以及负责供电的电源模组。徐青松介绍,消毒机械人具备多种特点,例如可人机分离操作、能自动避开障碍物及有多种消毒模式选择,并有多机协作、快速及全方位消毒等技术创新点。目前,「消毒智多星」已获得1项中国专利、6个奖项(3项国际和3项市级)。
为了节省消毒机械人的工作时间,团队通过自主研发的通信系统,可为「消毒智多星」实现AI分布调度。工作人员只要预先在系统设定好消毒地点的资讯,机械人就能在无人操控的情况下,通过雷达扫瞄该地点,并建立地图,自主规划路径和导航,抵达消毒区域,并进行边行走边消毒的工作。
徐青松称,用家还可根据自身需要,选择使用手柄摇控指挥智能消毒机械人,或预先通过电脑为智能消毒机械人规划消毒路线图。遇上讯号接收不良的环境,如仓库或深切治疗病房,用家则可利用机械人身上的镜头,查看机械人身处的环境,摇控指挥机械人进行消毒。
全方位解决消杀难题
紫外线是传统及常见的杀菌消毒方法之一,但由于其只能沿直线传播,难免存在一定的局限,不能做到无死角消毒。为此,「消毒智多星」选择采用超干雾化消毒液(成份主要是带银离子的6%过氧化氢),通过超声波雾化方式,将消毒液雾化为微小雾滴,通过高速气流,将雾滴弥散到消毒区域。此外,机械人还能够根据环境状态自动调节喷雾量大小,实现全方位消毒。
安全性是「消毒智多星」的一大卖点,在消毒过程中,消毒液不会残留在环境中,在通风的情况下可快速散去,避免了对人体皮肤及呼吸道造成伤害。徐青松补充,考虑对消毒液体所含化学成份敏感人士的忧虑,现时智能消毒机械人都会在室内无人时才进行消毒工作。
测试数据显示,智能消毒机械人喷洒的消毒液,10分钟内可达到600-800ppm(mg/L)浓度,仅需10至15分钟即可消毒100平方米的空间。经澳门发展与质量研究所提供的空气指标专业检测,在同一空间的空气及物表取样,进行消毒前后对比,智能消毒机械人的消毒杀菌效果可达到99%。
智能机械人个性化
今年2月,徐青松获选为「美国机械工程师协会会士」(ASME Fellow)。美国机械工程师协会是全球最具权威和影响力的学术组织之一,主要发展机械工程及其相关领域的科学技术,在全球160个国家和地区中,拥有超过6万4千多名会员。ASME会士是ASME授予成员的最高荣誉,旨在嘉许在全球机械工程领域获重要成就及突出贡献的学者。
在这款「消毒智多星」问世前,徐青松已进行了10余年机械人的相关研究,曾带领团队研发过工业机械人、协作机械臂,还研发了智能微操作机械人系统,能够自动在微纳米尺度上操控微注射器和微夹钳,可用于基因编辑等活体细胞操作,现正于珠海澳大科技研究院的支援下,转化为面向市场的产品。
徐青松表示,消毒机械人的控制技术、机械设计等方面都曾在过去多个自主研发的机械人身上应用过,透过以往累积的研发经验,团队对消毒机械人不断进行改良创新,现在第三代「消毒智多星」已经准备推出。他说:「新一代的『消毒智多星』可以根据不同的应用场景进行个性化订制。比如在酒店,『消毒智多星』可以附加测温、送餐功能,在图书馆则可附加语音交互引导功能。」
疫情吹响了科研冲锋的号角,徐青松认为,疫情对人工智能技术的发展,既是挑战也是机遇。机械人在核酸采样、无人配送、药物筛选、自动化注射、智能制造等领域都展现出强大的运用优势。团队会继续加紧科学研究,把更多自主研发的科技成果送到防疫一线,服务市民。「我希望在不久的将来,人工智能科研创新项目,可以运用到更广泛的领域,助力澳门经济适度多元化发展。」
徐青松简介
先后担任多份着名国际期刊的编委,并多次获得澳门科学技术奖励及国际会议最佳论文奖。主要从事机电一体化、机器人机构、控制与自动化、智能与微纳系统、精密操作机器人与应用等方面的研究工作。
文:黄桂兰 图:澳门大学