比人工消毒快十倍,满载黑科技的AI机器人助力企业复工复产

新冠肺炎疫情导致众多医护人员被感染,疫情期间个人防护虽然很重要,但一个比较关键的因素是医院环境病毒密度高,而采用人工消毒存在人员本身易感的风险,这种情况下消毒机器人的使用给抗击疫情的战役加上了神助攻。

说到机器人,许多人会联想到各种科幻电影里机器人的画面,不仅有型有样有貌还有心。可那毕竟是科幻,现实中最接近电影画面的恐怕是波士顿动力机器人的奔跑视频了。看着钢筋铁骨的机器人在野地里闪转腾挪一路奔跑,可能不少做AI的工科生们会觉得梦想已经实现了,尽管是别人实现的。

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波士顿动力机器人很灵活,需要基于传感器的控制和算法来解决复杂性的机械驱动和使用问题,其中步态规划、平衡控制、计算机视觉、复杂地形动态规划等等都是运动机器人的必备技能。运动机器人属于智能机器人的范畴,广义上的智能机器人形状上未必与人形接近,除了运动控制外,还要涉及到许多的人工智能技术,包括云计算、大数据、AI基础算法、语音技术、计算机视觉、自然语言处理、推荐与搜索、决策与推理等等。按照应用领域可以粗分为工业机器人和服务机器人,其中服务机器人是智能机器人家族中的年轻成员,应用范围很广泛,可以从事维修保养、运输、清洗、保安、救援、监护、辅助康复、家政服务等工作。而消毒机器人属于服务机器人的一种。它们不必象波士顿动力机器人那样灵活奔放,更需要的是安全可靠。比如这次抗击疫情,我们需要的就是长成这样的稳重的小可爱:

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还有长成这样看着虽然愣头愣脑但同样显得稳稳当当的小憨憨,但无论长成什么样,它们都是医护人员的最爱。

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众所周知,智能机器人是一个集合了多种学科前沿技术的新型学科,并且随着芯片技术、传感器技术、机械控制技术以及人工智能技术的发展不断改进和完善。今天我们不涉及智能机器人的许多高深技术,单从专利信息的角度看看这次抗击新冠肺炎疫情中使用的消毒机器人都采用了哪些消毒方法?

紫外灯消毒机器人

紫外线具有消毒杀菌功能众所周知,上面图中的消毒机器人就带着明晃晃的紫外灯。那么有没有相关的专利申请要求保护这些采用紫外线消毒的消毒机器人呢?当然有的:

(1)CN201821366994.9 全空间消毒装置及机器人,包括主体和三个紫外线灯;第一紫外灯设于所述主体的周向上;第二紫外灯位于所述第一紫外灯的下方用于地面消毒;以及第三紫外灯位于所述第一紫外灯的上方用于顶部空间消毒。其技术方案所要解决的问题是:克服现有的紫外线消毒装置一般仅能实现一个方向消毒的缺点,提供一种全空间消毒装置及机器人,通过对四周消毒的第一紫外灯、对顶部消毒的第三紫外灯和对地面消毒的第二紫外灯实现空间内全面消毒。说明书附图跟前面抗疫前线使用的产品图片还是比较接近的,具体结构见下图:


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我们都知道紫外线消毒的灯管表面一般是一层很薄的石英玻璃,容易损坏,甚至爆炸伤人。前面图片中高高立在上面的那盏紫外灯就显得有点单薄脆弱。那么有没有专利申请人想到要求保护一种使用比较安全的紫外线消毒机器人呢?自然也是有的:

(2)CN201821387472.7

可收放式消毒装置及自主移动消毒机器人,包括:具有空腔的主体;升降柱,所述升降柱与所述主体在轴向上可相对运动,可收纳至所述空腔内或由所述空腔上方伸出所述主体;驱动机构,其用于驱动所述升降柱相对于所述主体相对运动;第二紫外灯,设于所述升降柱上;传感器,其设于所述主体或者所述升降柱的远离所述驱动机构的端部上,所述传感器用于测量待消毒空间的高度;控制器,其用于接收所述传感器测量的消毒空间的高度数据,所述控制器根据所述高度数据控制所述升降柱上升的高度。其技术方案通过在主体上设置可相对升降的升降柱,将第二紫外灯设置在升降柱上,升降柱通过上升,使第二紫外灯露出主体,可以进行紫外消毒作业,而停止消毒作业时,升降柱下降,将第二紫外灯收纳至主体内部,可以有效保护第二紫外灯,避免意外造成第二紫外灯的破损。另外,通过设置传感器测量待消毒空间的高度,并以此来确定升降柱的上升高度,可以使第二紫外灯的高度与待消毒空间的高度相匹配,保证了整个空间的消毒效果。具体结构见下图:

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过氧化氢消毒机器人

高中时学的化学早已经还给了老师,这次上网一查,发现过氧化氢俗称双氧水,是一种强氧化剂,其水溶液适用于伤口消毒及环境、食品消毒。那么应用于机器人消毒,就有了雾化或汽化的过氧化氢消毒机器人,如下面这份专利文件想保护的:

CN201721796056.8 一种汽化过氧化氢灭菌机器人

,包括外壳组件,外壳组件内设有内喷头(15),内喷头(15)的下部通过波纹管(16)与风机组件(18)连接,风机组件(18)通过不锈钢管道与汽化组件(19)连接,汽化组件(19)通过泵送装置(20)与储存有过氧化氢溶液的储液桶(12)接通,汽化组件(19)与压缩泵(21)连接,外壳组件的底部设有行走组件(8),风机组件(18)、汽化组件(19)、泵送装置(20)、压缩泵(21)均与电气控制系统(17)连接,电气控制系统(17)与控制器(22)连接,控制器(22)连接行走组件(8)。其技术方案提供了一种灭菌过程中无需人为干预、方便便捷、节省投入量、灭菌无死角的汽化过氧化氢灭菌机器人,解决了市场上灭菌设备在灭菌过程中不可移动的问题。具体结构见下图

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等离子消毒机器人

百度百科显示,等离子消毒是采用双极等离子体静电场对带负电细菌分解与击破,将尘埃极化并吸附,再组合药物浸渍型活性炭、静电网、光触媒催化装置等组件进行二次杀菌过滤,经过处理的洁净空气大量快速循环流动,使受控环境保持在“无菌无尘室”标准。经过查找相关专利也是有的:

CN201821431037.X 一种多功能消毒机,包括主支架(7),主支架(7)的底部设有初效过滤器(9),初效过滤器(9)设于进风口处,主支架(7)的下部设有空气压缩机(12)、蠕动泵(13)和储液盒(8),主支架(7)的上部与风机组件连接,风机组件的上部设有等离子消毒模块(4),等离子消毒模块(4)的上部设有用于将垂直风向变为水平风向的风道(19),风道(19)的前部设有用来过滤细小颗粒的高效过滤器(18),高效过滤器(18)的前端设有将过滤后的洁净空气扩散到空间内的出风口(3),出风口(3)固定在外壳上,主支架(7)与其外侧的外壳连接,外壳上设有触摸屏(2)和喷嘴(1),喷嘴(1)上设有尾部管接头(21)和侧部接头(20),外壳的下部设有储液盒门板(14)和用于外接交流电源的电源插座(17),储液盒门板(14)内侧设有便于消毒液加入的加液口,加液口与用于盛载消毒液的储液盒(8)接通,储液盒(8)底部通过硅胶管(23)与蠕动泵(13)的一端接通,蠕动泵(13)的另一端通过硅胶管(23)与喷嘴(1)的尾部管接头(21)接通,空气压缩机(12)的出气端通过气管(22)与喷嘴(1)的侧部接头(20)接通,储液盒(8)的下部与排液管接通,排液管上设有排液阀(16)。其技术方案将等离子消毒方式与雾化过氧化氢消毒方式结合在一起,等离子消毒可对空气进行消毒,雾化过氧化氢既可以对空气消毒,也可以对物表进行消毒,可根据不同的需求,选择相应的消毒方式,实现了在有人状态下的持续动态消毒和无人状态下的静态消毒。具体结构见下图:

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除了前面提到的紫外线、过氧化氢、等离子等机器人消毒方式,过氧乙酸、二氧化氯等也属于常用消毒剂,其在消毒机器人中的应用与过氧化氢相类似,不过在这次抗疫机器人的新闻报道中涉及较少,我们就不再赘述。

我们知道,专利数量的多少一般是能够代表一个企业在某些领域的技术创新高度的,现在我们从专利信息的角度看看有哪些公司在消毒机器人领域拥有较多专利呢?在万象云中以机器人与消毒或杀菌的中英文同义词进行检索有

15,526 条专利信息,其中中国大陆 4,803 件,其他国家和地区10,723 件,对应 21,658 份专利文献(当考虑到清洁、卫生等也与消毒有关而加入上述检索词时,文献量暴涨到109,621 件,因此果断放弃)。通过对上述 15,526 条专利信息进行统计可以得到如下申请人排名统计数据:

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从以上图表可以看出,ETHICON LLC、伊西康有限责任公司、INTUITIVE SURGICAL OPERATIONS这三个申请人申请的专利数量最多,而在排名前20中有7家公司与ETHICON或伊西康有关,排名前20的申请人中并没有出现中国企业的身影。

对上述专利申请人分布区域进行统计,可以大致了解专利申请人在不同国家/地区的分布情况,每个数据点代表该国/地区的申请人总共公开了多少专利申请,数据图表如下:

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可见在美国、中国大陆、德国等这些国家/地区的专利申请人公开的专利数量最多。事实上,机器人属于比较高精尖技术,美国、德国等国家在消毒机器人领域拥有专利数量较多并不出乎意外,而在我国申请专利数量的提高也印证了随着综合国力以及科技实力的增强,我国已经逐渐成为许多国际企业通过专利申请在高精尖技术领域上跑马圈地角逐科技实力的主战场。

当以紫外线或者过氧化氢或者等离子的中英文同义词限定上述消毒机器人的检索式时,通过全文检索可以得到6,289 件专利信息,其中中国大陆 1,521 件,其他国家和地区 4,768 件,对应 8,633份专利文献。可见在消毒机器人领域将消毒方式撰写到申请文件中比较常见。针对上述三种消毒方式分别进行检索,可以得到不同消毒方式下排名前20的申请人列表,汇总如下:

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其中仍难看到中国企业的身影,说明国内企业在消毒机器人等技术领域与世界先进技术还有一段距离,需要更加努力。

事实上,在此次新冠肺炎疫情爆发之前,有些研究机构已经对人工智能+医疗市场规模以及中国服务机器人市场规模和增速进行了研究和预测,图表引用如下:

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随着人口红利日益减少,自动化生产需求不断释放,我国机器人产业必将迎来蓬勃发展。当前的国内新冠肺炎疫情虽然已经接近结束,但消毒机器人作为服务机器人的一种,其能够智能安全地提供全方位消毒服务并且可以有效避免医护人员的院内感染等等特性已得到全民共识。笔者认为,疫情过后消毒机器人的广泛应用会成为一种趋势,与消毒机器人等智能机器人相关的专利技术必然会迎来一个更大的创新空间,更多的机器人公司会着重开发与“大健康”相关的医疗辅助机器人市场,因此,合理进行医疗辅助机器人领域的专利挖掘与布局,有效提高相关专利申请的授权率,尽快抓住机遇抢占专利技术高地是相关企业面临的机遇和挑战。(文章为知识产权全产业链提供商

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