為降低病毒在室內公共設施散播的風險,抗疫期間,由澳門大學自主研發的機械人「消毒智多星」迅速「走馬上任」,在疫情最危險的地方代替消毒人員,高效完成滅菌清潔工作,為疫情防控提供有力的支援。
目前,該機械人已應用於澳門大學核酸檢測站、澳門大學圖書館、鏡湖醫院門診大樓、部份政府辦公場所、酒店等處。此外,澳門大學已申請該技術專利,並與企業洽談專利權轉讓,有望將消毒機械人量產推出市場。
自主研發控成本
澳門大學科技學院機電工程系教授徐青松是「消毒智多星」項目的負責人,他介紹,在科學技術發展基金的資助下,團隊從2020年4月起,以服務社會為初心,開始研發消毒機械人。當中的零件、程式、各個模組、外觀設計乃至組裝,都是團隊自主研發,因此能將成本控制得較低,「消毒智多星」成本約為20,000至30,000澳門元,售價低於目前市面上具備類似功能的機械人,有利普及運用。
「消毒智多星」由4個模組組成,分別是控制機械人移動及消毒劑濃度的智能移動機械人模組,負責噴灑消毒劑的消毒模組,能監控濕度、機械人電量等的狀態監控模組,以及負責供電的電源模組。徐青松介紹,消毒機械人具備多種特點,例如可人機分離操作、能自動避開障礙物及有多種消毒模式選擇,並有多機協作、快速及全方位消毒等技術創新點。目前,「消毒智多星」已獲得1項中國專利、6個獎項(3項國際和3項市級)。
為了節省消毒機械人的工作時間,團隊通過自主研發的通信系統,可為「消毒智多星」實現AI分佈調度。工作人員只要預先在系統設定好消毒地點的資訊,機械人就能在無人操控的情況下,通過雷達掃瞄該地點,並建立地圖,自主規劃路徑和導航,抵達消毒區域,並進行邊行走邊消毒的工作。
徐青松稱,用家還可根據自身需要,選擇使用手柄搖控指揮智能消毒機械人,或預先通過電腦為智能消毒機械人規劃消毒路線圖。遇上訊號接收不良的環境,如倉庫或深切治療病房,用家則可利用機械人身上的鏡頭,查看機械人身處的環境,搖控指揮機械人進行消毒。
全方位解決消殺難題
紫外線是傳統及常見的殺菌消毒方法之一,但由於其只能沿直線傳播,難免存在一定的局限,不能做到無死角消毒。為此,「消毒智多星」選擇採用超乾霧化消毒液(成份主要是帶銀離子的6%過氧化氫),通過超聲波霧化方式,將消毒液霧化為微小霧滴,通過高速氣流,將霧滴彌散到消毒區域。此外,機械人還能夠根據環境狀態自動調節噴霧量大小,實現全方位消毒。
安全性是「消毒智多星」的一大賣點,在消毒過程中,消毒液不會殘留在環境中,在通風的情況下可快速散去,避免了對人體皮膚及呼吸道造成傷害。徐青松補充,考慮對消毒液體所含化學成份敏感人士的憂慮,現時智能消毒機械人都會在室內無人時才進行消毒工作。
測試數據顯示,智能消毒機械人噴灑的消毒液,10分鐘內可達到600-800ppm(mg/L)濃度,僅需10至15分鐘即可消毒100平方米的空間。經澳門發展與質量研究所提供的空氣指標專業檢測,在同一空間的空氣及物表取樣,進行消毒前後對比,智能消毒機械人的消毒殺菌效果可達到99%。
智能機械人個性化
今年2月,徐青松獲選為「美國機械工程師協會會士」(ASME Fellow)。美國機械工程師協會是全球最具權威和影響力的學術組織之一,主要發展機械工程及其相關領域的科學技術,在全球160個國家和地區中,擁有超過6萬4千多名會員。ASME會士是ASME授予成員的最高榮譽,旨在嘉許在全球機械工程領域獲重要成就及突出貢獻的學者。
在這款「消毒智多星」問世前,徐青松已進行了10餘年機械人的相關研究,曾帶領團隊研發過工業機械人、協作機械臂,還研發了智能微操作機械人系統,能夠自動在微納米尺度上操控微注射器和微夾鉗,可用於基因編輯等活體細胞操作,現正於珠海澳大科技研究院的支援下,轉化為面向市場的產品。
徐青松表示,消毒機械人的控制技術、機械設計等方面都曾在過去多個自主研發的機械人身上應用過,透過以往累積的研發經驗,團隊對消毒機械人不斷進行改良創新,現在第三代「消毒智多星」已經準備推出。他說:「新一代的『消毒智多星』可以根據不同的應用場景進行個性化訂製。比如在酒店,『消毒智多星』可以附加測溫、送餐功能,在圖書館則可附加語音交互引導功能。」
疫情吹響了科研衝鋒的號角,徐青松認為,疫情對人工智能技術的發展,既是挑戰也是機遇。機械人在核酸採樣、無人配送、藥物篩選、自動化注射、智能製造等領域都展現出強大的運用優勢。團隊會繼續加緊科學研究,把更多自主研發的科技成果送到防疫一線,服務市民。「我希望在不久的將來,人工智能科研創新項目,可以運用到更廣泛的領域,助力澳門經濟適度多元化發展。」
徐青松簡介
先後擔任多份著名國際期刊的編委,並多次獲得澳門科學技術獎勵及國際會議最佳論文獎。主要從事機電一體化、機器人機構、控制與自動化、智能與微納系統、精密操作機器人與應用等方面的研究工作。
文:黃桂蘭 圖:澳門大學