核酸采样机器人，全自动、无接触、最快22秒完成采样！
不需要自行拆拭子、拧试管，只需按照语音提示张嘴对位，等待22秒，便可完成一次核酸采样……
近日，上海大学依托上海科教资源，充分发挥机械、控制等多学科交叉融合和“机械工程”国家一流学科优势，组建跨学科研究团队，成功研制“全自动核酸采样机器人”，这也是上海高校独立自主研发成功的第一台全程无接触、高度智能化的核酸采样机器人。
全自动、无接触
最快22秒完成核酸采样
“全自动核酸采样机器人比较方便，不需要工作人员扫核酸码，也不需要使用咬口器，速度快，也卫生。”刚刚试用过自动化核酸采样的上海大学学生周同学告诉记者。
在上海大学宝山校区J楼一层，全自动核酸采样机器人以一座长2.2米、宽1.3米、高2.1米的核酸采样亭形式“坐镇”报告厅大厅，该采样亭采样面玻璃上标有“1.测量体温；2.扫核酸码；3.核酸自动采样”的采样步骤，并在相对应位置配有测温仪、扫描仪。
试采样的学生志愿者在手部测温、自行扫描核酸码后，来到采样窗口前，按照语音提示，面部靠近采样窗口，对准窗口张开嘴巴，等待机械臂抓起拭子，伸向其喉咙处。
02当拭子触碰到咽后壁后，机械臂便会“手握”拭子“左三圈、右三圈”进行采集。
03完成采样后，机械臂慢慢缩回并将拭子放入试管中，自动剪断多余长度的拭子，机器夹爪再将试管盖拧紧，采样者便完成了一次无需拆开拭子或拧松试管等动作的零接触核酸采样。
完成整个采样过程
最快仅耗时22秒
据介绍，该核酸采样机器人具有“全自动、非接触、大通量、高快速、云监控”等特色，将灵巧机械臂和小型自动化生产线有机融为一体，从拭子剥离、定位夹取、试管上位、试管扫码、口腔采样、样本剪切、试管下位，到采样末端的部位消毒等，全流程实现了真正自动化。
同时，核酸采样机器人采用“全程无接触”理念，采样者无需头部接触式固定，也不用口咬“咬口器”，最大程度降低交叉感染的风险。
“视觉+触觉”，全方位消毒
“我一开始担心机械臂毕竟是机器，会不会太用力或者弄伤喉咙，但在后来的采样过程中，我能感受到当拭子碰到咽喉时，机械臂便立即停止前进，开始‘轻柔’地采样。”上海大学学生杨同学告诉记者。
针对学生提到的“轻柔”一词
上海大学机电工程与自动化学院
副院长苗中华教授进行了解答
其实，‘大白’在给我们采样时，也是通过手眼协同的方式，在这点上，机械臂的采样原理和人工是一样的。”
据了解
该机械臂采用
“视觉”和“触觉”相融合的采样原理
通过视触觉融合感知和闭环控制
实现相对安全轻柔的采样
借助摄像头来获取口腔位置和内部形状；
02触觉方面在机械臂中串联安装了六维力传感器，该传感器可以实时探测拭子末端碰触口腔内壁力的大小。
而针对大家关心的全自动核酸采样机器人采样期间如何消毒的问题，苗中华也代表研发团队向记者进行了解答。
据介绍
在每次采样结束后
三处位置会重点进行消毒，分别是：
采样面玻璃口处
机械臂末端夹爪处
以及装卸试管盖的机器夹爪处
灵巧机械臂和自动化生产线“完美配合”，实现了多节拍同步，提高了采样效率；多个消毒工位也互不干涉，同步进行。
另外，在此采样亭内，我们安置了四个灯管，其中两个用于照明，另外两个用于紫外线消毒，可根据设定的时间间隔对采样亭内部进行环境消毒。”
高标准、严要求
十余名队员， 60天的日夜奋斗
自5月5日接到核酸采样机器人研发项目任务后，上海大学机电工程与自动化学院和转化医学院骨干教师第一时间组建研发团队，由学院陈方泉书记和于瀛洁院长担任组长，苗中华副院长任执行组长。充分发挥学院多学科交叉优势，技术团队成员包括刘树林、王海宽、李楠、崔泽、华晓青、欧阳航空、吴慧兴等技术骨干以及数名学生志愿者。
据了解，该研发团队历经整整60天的日夜奋战，克服疫情封控带来的重重困难，连续攻克了视觉触觉融合感知、口腔三维建模、视觉定位校正、受限空间机械臂路径规划、多节拍同步伺服控制、视触觉闭环控制等10余项关键技术。
同时，全体研发团队成员和学生志愿者们充分利用多学科交叉优势，从概念设计、模拟仿真、方案论证、机械设计、技术攻关、软件开发、机械装配到联合调试和试运行，独立自主成功研发了上海大学第一台全自动非接触核酸采样机器人。
事实上，对于团队成员来说，除了高标准、严要求带来的技术瓶颈外，还要克服疫情期间人力短缺带来的影响。在上海疫情防控最吃劲的阶段，研发团队只有3名成员坚守在校内，其他成员只能居家办公、线上协助，凌晨两三点的在线会议室成为了他们最熟悉的办公地。
核酸采样机器人的研发得到了刘昌胜校长的关心和大力支持，是整个技术研发团队的集体智慧，”苗中华表示，通过项目研发凝聚力量，锻炼了队伍，也在推进学校重大任务中践行了有组织科研。“我们没有办法像医生护士一样奋战在抗疫一线，但我们可以用科研的力量积极参与抗疫，我想这也是一直支撑我们的力量。”
记者：罗欣悦
图片：罗欣悦
视频：任念葭
编辑：路景斓
图片及视频素材来源于受访单位
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