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原创 张浩程 高工机器人 2022-07-01 17:37 发表于广东

撰文 | 张浩程

随着疫情防控进入常态化，核酸检测逐渐成为居民日常生活中的一部分，与此同时，国家也陆续出台着各类便民政策，如为了方便民众，各地政府正着力加快构建“15分钟核酸采样服务圈”。

而在这场硬仗中，也有企业挺身而出，以自己的技术、经验帮助抗疫，专业协作机器人厂商中科新松正是将技术应用至疫情防控的企业之一，近期其针对核酸检测的难点推出了多可便民核酸采样亭产品，且中科新松首批多可便民核酸采样亭已在上海浦东新区川沙新镇社区党群服务中心、金桥华虹创新园区、徐汇区西岸人工智能大厦和静安区临汾路街道等街区落地。

本文中，高工机器人对话了中科新松智能制造事业部总监兼核酸采样机器人项目负责人以及中科新松机器人人工智能研究院副院长及核酸采样机器人技术负责人，试图一窥核酸采样亭的真实面貌。

当协作机器人遇上核酸检测

“啊，张开嘴，忍一忍就好了”，这是自2020年以来在全国各地街头、医院等场所频频出现的一句话，而这句话仅是新冠疫情爆发以来迅速增大的核酸检测需求剪影的一角。实际上，自2021年以来，不少省份开始要求所在地的常住居民进行两天一检、三天一检、七天一检等，核酸已走向常态化。

东吴证券此前一份研报显示，目前常态化核酸主要在一、二线城市开展，涉及人群约为5.5亿人，之后将会逐步覆盖至全国。而目前的核酸采样主要通过核酸采样点方式进行，此前政府公示的《第三版核酸检测指南》中显示，一个采样台需要3人工作，一个核酸检测点一般3-5台采样台，一个核酸检测点人数约为15人。如果按2000人配置一个采样点的标准计算，仅在一、二线城市就有约27.5万个核算采样点、410万核酸工作人员的需求，由此可见，专业人员的缺口较大。

然而与庞大需求同时而来的是诸多的问题，专业人员缺少、核酸采样操作不标准、检测分布不合理、高峰时期排队长、特殊人群检测不便等一一成为常态化核酸检测面前的拦路虎，其中专业人员缺失、核酸采样操作不标准的情况更是亟待解决的难题。

中科新松核酸采样机器人项目负责人在对话中谈到：“中科新松公司本身具备协作机器人和视觉技术研发和生产优势，而协作机器人是与人手最相近的形式。这种情况下，中科新松萌生了一种想法，能不能让协作机器人来替代采样人员，让采样的速度、难度大大降低，由此，中科新松开始了针对核酸采样亭的研发。”

“核酸采样”全景扫描

与传统的人工采样对比，要使用协作机器人进行核酸采样更难，其难点主要在于前期对核酸采样工序的深度调研以及对应协作机器人产品的定制研发。

因而在坚定用协作机器人进行核酸采样的大方向后，中科新松做的第一件事是进行调研。中科新松核酸采样机器人技术负责人回忆道，中科新松在研发之初做的第一份工作就是对接技术专家，结合核酸检测医务人员的实际反馈对核酸采样的工序进行“全景扫描”，彻底了解痛点、难点的所在。随后第二件事是根据反馈得来的痛点、难点，中科新松再精准地改进核酸采样亭产品。

据了解，核酸采样的流程主要有采集、收样、封装、保存、消杀等环节，其中采集环节是技术难度较高的环节。这一环节要求采样人员要将手持拭子柄缓慢将拭子头伸入口腔，越过舌根，在咽后壁上下擦拭，扁桃体隐窝或腭弓来回擦拭各部位至少3次，精准地收集粘膜细胞，同时采样人员要精准把握手持拭子的位置，避免对被采样者造成不舒适的感觉。

在充分了解后，中科新松确定了核酸采样亭产品的难点主要有采样位置的定位、采样的力度以及人的不稳定性难题。

在中科新松看来，首要解决的难题是人的不稳定性难题，人不可避免会由于紧张、害怕、好奇、敏感等情绪因素而出现一定的移动，这将大大影响采样的速度和精度。

那么怎么最大限度确保人的稳定性呢？中科新松的答案是通过定制化的咬口器产品进行被采样人整体位置的固定，据悉，在咬住咬口器后，被采样人相对移动的位置较小，同时开口度较大，可以让整体的稳定性可以得到有效的提高。

中科新松核酸采样机器人技术负责人表示：“人的不稳定性是中科新松在核酸采样亭产品设计中最难解决的一点，它关乎到后续的采样位置定位以及采样的进行，最终影响采样的有效性，因此中科新松的技术研发人员与医护人员进行了持续的沟通学习，最终选定了使用咬口器来减小人的不稳定性。”

在采样位置上，后壁上下擦拭，扁桃体隐窝或腭弓这类采样部位被舌根、悬雍垂等所遮掩，其光线条件较差，针对个体的差异，具体的采样位置会有相应的出入，因而并不能采用固定程序设置的方法，同时由于个体差异，协作机器人在寻找采样位置时是没有固定的识别定位的，如若以扁桃体进行位置的标定，部分个体可能并没扁桃体这一部位，这就会导致采样位置的不恰当。

针对采样定位的问题，中科新松的选择是通过视觉来进行精度的补偿。所搭载的多可协作机器人，其末端配备了视觉模块，通过对大量口腔图像进行数据采集和模型训练，结合自研智能识别算法，实现了口腔状态判别、取样部位定位等功能，从而辅助协作机器人准确完成咽拭子取样。

同样，在采样力度上，中科新松通过搭配高精度力传感器与自适应力控算法，在整个采样过程中实时调整采样拭子与人体采样部位接触力，在保证整个口腔内部采样过程安全性的同时最大程度提升采样舒适性。

针对收样、封装、保存、消杀等环节的难题，中科新松通过配备福马轮、紫外灯等组件，可以实现设备的便捷化、流程的标准化、环境的无菌化。具体来看，针对采样亭外采样口处，每次采样完成后，由咬口器上方的喷雾口用75%酒精进行喷雾消杀；针对设备内部机器人夹取咽拭子部分及剪刀位置，每次采样完成之后采用过氧化氢进行自动消杀。此外，在设备空闲的时候，采样亭内部通过紫外线定时进行消杀。通过这样高标准高可靠性的闭环消杀动作，确保被采样人员和采集样本的安全。

在最终的产品呈现上，中科新松的核酸采样亭产品是集登记、采样、存储、转运、消杀等功能于一体的全流程、智能化工作平台，其占地面积不足3平方米，可放置在疾控中心、医院、社区、火车站、 机场等公共场合，提供一站式专业采样服务，同时配备协作机器人、自动补料和回收系统，实现采样全过程无人化作业、24小时全天候进行采样工作，同时可以在35秒内完成单次采样。

某体验过中科新松核酸采样亭产品的民众向高工机器人表示：“在尝试协作机器人进行核酸采样时，首要感觉是紧张、害怕，因为不确定机器人的力度、位置是否恰当。但当咬住咬口器后，协作机器人将咽拭子放入口中采样时比较温柔，到采样结束也没别的特殊感觉，整体感觉比较舒适。但采样时间比人工要长一些，但相差不大。”

关于核酸采样亭产品的ROI，中科新松核酸采样机器人技术负责人表示：“受益于完善的供应链，中科新松的核酸采样亭在提高采样效率和采样准确性的同时，成本完全可以覆盖人工成本，有效减轻政府核酸采样专业人员的投入。”

走入千万平民百姓家

在过去，协作机器人企业要推进的点是“以协作机器人构建协作应用，助力终端行业自动化改造”，但本次中科新松基于协作机器人推出的核酸采样亭产品，却不仅限于终端行业自动化了，而是走到了“千万平民百姓”的身旁，让技术为人民服务。

未来，中科新松将会加强协作机器人核心技术的磨练，打通协作机器人产业链上下游，让协作机器人更加深入工业，也从工业走至医疗、服务等行业，让协作机器人凭借与人相近的形态做到让技术赋能于人。

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