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一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

日前,消殺大宗物資的固定式裝置、精準消殺的移動式智能機器人、小巧發光的電梯消毒燈等7種智能消殺裝置陸續在複旦大學校園上崗。

這些裝置由複旦師生團隊自主研發,從研發任務部署,到第一批消殺裝置傳遞使用,僅用時7天。

紫外光消殺裝置“三兄弟”

4月22日,接到研發任務一周後,副教授姚其的紫外線消殺團隊,已将三種紫外光消殺裝置運抵校園,正式“上崗”。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

滾軸式六面均勻紫外線物表消殺機在消殺物資。本文圖檔均為 複旦大學供圖

紫外光消殺裝置“三兄弟”體型各異,應用場景不同,其中滾軸式六面均勻紫外線物表消殺機體型較大,适用于戶外的硬質物體表面消毒,如紙箱、硬質外包裝箱等;電梯消毒燈、電梯按鈕消毒燈兩種則體型小巧,适用于電梯上層空氣和電梯按鈕消毒,“按電梯按鈕不必再用紙巾擦拭了”。

“三兄弟”有着共同的消殺方式——紫外光消殺。通過紫外線對細菌等病原微生物的照射,破壞其機體内DNA的結構,使其立即死亡或喪失繁殖能力,進而達到消毒殺菌的效果。紫外光能夠進行超大規模消殺、氣溶膠循環消殺,具有無二次成本、消殺無殘留等特點。

将一箱物資放置于滾軸式六面均勻紫外線物表消殺機上,僅需5秒即可實作物體的六面快速消殺。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

電梯消毒燈

據姚其介紹,這種消殺機既要保證效率,又要保證人體安全。裝置中部采用254 nm峰值波長紫外線,經過精準光學設計、模拟,實作内部均勻、快速消殺,且無外洩光;兩端為222nm峰值波長紫外線,有效解決物品前後面消殺時間短問題,同時避免對人的潛在傷害。

對于紫外線的應用,在保證殺菌效果同時,更重要的是其光生物安全性。姚其團隊基于自身在光健康、光醫療方面多年的積累,采用四大光學技術提升紫外光殺菌效果:精準光學設計、空間精準輻照度設計、光劑量定量評估、紫外線可視化技術,并保證光生物安全。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

電梯按鈕消毒

據介紹,這支交叉研究攻關團隊由複旦工程與應用技術研究院(簡稱:工研院)光學工程團隊牽頭,以複旦系為主。姚其帶着工研院的8位科研人員,包括多名研究所學生,負責消殺裝置的整體研發設計,主導光源技術的應用;複旦附屬醫院的2位醫生參與到裝置的安全試驗,保障應用安全性;東北大學建築學院的6人團隊則對空間規劃設計有所助力,最終産品與廣明源公司聯合開發生産問世。

學生團隊5天研發物表全覆寫智能消毒機

4月20日,在邯鄲校區一處入口,物表全覆寫智能消毒機試用傳遞。這是複旦第一台自動化物資消殺裝置,出自複旦學生團隊之手。

“這台消毒機非常實用,為我們減輕了工作量!”研發團隊負責人、2019級資訊科學與工程學院博士生張天資收到了好評。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

物表全覆寫智能消毒機

4月15日,張天資和5名團隊成員接到研發需求。針對需求,團隊勾勒着自動消毒機的雛形:物表全覆寫、消毒強度可調、便捷安裝、安全至上、環保健康的履帶式物表智能消毒機。

“在符合消毒技術規範的基礎上,安全高效、快速落地是我們本次研發的核心要點。”張天資介紹,“考慮到物資大多是紙箱包裝,如果直接噴灑消毒水,容易打濕包裝且非常浪費,我們采用了超聲霧化的方案。消毒液被霧化成10微米左右的顆粒,可以很好地附着在物體表面,當物品離開消毒倉之後消毒劑還能繼續起作用,不僅提高消毒效率還保障了效果可靠。”

奮戰一夜,張天資帶領團隊設計出初版圖紙,并在4月16日上午送出一個完整的方案。進入加工生産環節後,張天資團隊又面臨着新的挑戰。受疫情影響,采購物料有困難,他們不得不“就地取材”,進行零部件的替代分析。物流緊缺、運輸時效也考驗着他們,張天資想方設法,“團結一切可以團結的力量”。時間不夠用,他們有時邊吃飯邊接聽撥打電話,尋求各方幫助。三天生産完畢,兩天運輸抵達,物表全覆寫智能消毒機實作5天傳遞。

智能化機器人分布式建構

貨車滿載物資送達學校後,貨車、貨物、靜置區域、車離開後的地面、環境,無不需要全面的消殺。

針對這種消殺需求,工研院副院長、智能機器人研究院院長甘中學牽頭開展消毒機器人研發,提出“手-腿-眼-腦一體化的柔性精準消殺機器人”設計方案。

“市面上常見的消殺機器人,往往進行大區域覆寫式消殺。而校園進校物資及特定環境消殺則要求效率高,定位精準,故而我們開發的移動柔性消殺機器人以精準定點式消殺為亮點。”甘中學說。

工研院齊立哲青年研究員團隊早在2020年便開發出第一代“消毒機器人”。兩年後,基于室外環境消殺需求,團隊對機器人結構進行改造更新,增加單臂或雙臂,改進移動方式,增強自主移動作業能力。從結構形式及控制方式上,實作消毒機器領域質的飛躍。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

面向外賣的紫外消毒機器人

“從遙控方式、自主建圖方式,增加了遠端視訊監控的操控機制,迅速開發适應個性化外賣病毒消殺、保障人的安全健康的AMR-雙臂機器人。為了便于操作,設定了兩種模式,一種是簡單化操控的手動模式,另一種則是遠端視訊指揮的遙控模式。雙管齊下,先讓使用者快速上手,再逐漸探索出機器人的科技感,即自主智能化能力。”齊立哲說。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

少自由度移動消殺機器人在進校物資緩沖區消殺

據介紹,團隊在總體共性設計方面建立總的微信群,又在個性問題上分了三種機器人的 “小分隊群”,每個群裡都有課題組的一位博士生、幾位碩士生以及外部協同技術人員,保持“半天兩小會,一天一大會”的工作機制,分工協作,有條不紊。

經過第一階段的努力,聯合團隊技術指導組摸清了學校在各種場景下的病毒消殺需求,準備在下一階段陸續開發定制化消殺機器人。

4月24日,面向貨車及環境的第一代移動消殺機器人,在邯鄲校區進校物資緩沖區上崗消殺。程式自動控制噴霧形式、距離,開始工作,令人眼前一亮。面向環境及外賣的6自由度移動消殺機器人,也已部署完畢。

一周實作首批傳遞,複旦團隊自主研發7種智能消殺裝置

6自由度移動消殺機器人在較高價的電梯大廈進行環境消殺

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