一．设计目标
当今时代，新冠疫情突发并迅速席卷全球,在两年后的今天，全球疫情形势仍不容乐观，病毒还在不断变异，疫情的最终走向还存在很大不确定性。而在抗疫一线，新冠肺炎病毒肆虐严重，传染性强,危害性大，在患者不断增加的同时，医护人员及工作人员也极度紧缺，测温、消毒等基础工作难以落实到位，重感染区风险系数大，普通人难以涉足，排查和流调等工作愈发繁重。但传统做核酸方式不仅工作量大,还具有交叉感染的风险，故本团队集思广益，通过市场调研，网络调查以及团队头脑风暴等方式，针对如何减少人力物力消耗，如何解放医护人员，助力防疫，如何有效避免工作人员与病患交叉感染，以及市面上核酸机器人耗时长等问题做出相应应对方式，制作出这款自动扫描旋转式多管核酸采集器。
二．应用场景
如今疫情还尚未结束，我们的防疫工作还在继续，我们的自动扫描旋转式多管核酸采集器适用于多个场景。
（1）小区等公共场所的核酸采集
（2）医院、高铁站、酒店等特定区域的核酸采集
（3）需要进行核酸采集的普通被采集群众
（4）二十四小时对有需要的群众进行核酸采集
（5）对被隔离人员自主进行核酸采集
三．操作说明
通过物联网技术将电脑与设备相连，运行设备时，人们可以通过刷健康码或者身份证的方式使信息得以通过系统上传保存，通过摄像头来识别人脸与健康码或者身份证的信息是否符合，本设备采用人脸识别人证比对系统，本系统是通过计算机将人脸信息、身份证信息进行采集、处理、对比，使人们开始做核酸的时候，可以通过设备上前方的微小摄像头查看人们做核酸的情况。摄像头方面，我们的设备搭载环境光传感器、距离感应器，还集红外镜头、泛光感应元件(flood camera)和点阵投影器于一体，通过多种配置共同搭建用户脸部模型。
当机器识别完人脸信息通过后，会有语音提醒，提醒人们张嘴，机器的前臂会根据人们的身高情况到达相应的高度，同时，本设备具有关怀系统，能够智能识别被采样者年龄，若被采样人满足小于十二周岁或大于六十周岁时，会自动采取柔和版采样方式。此后机器人通过机械臂移动开始采样。
采样后，推送装置将棉签推送到前端，当前一个人核酸采集完成之后，机器会自动全方面消毒，消毒后下一个棉签会自动填充进去，在此方面，本设备采用的是卡位装置，当棉签进行自动填充准备后，设备会自动将棉签位置进行提升，棉签准确的卡位在筒前端，准备下一步棉签自动填充动作，最后将棉签推送到筒闸口，完成此步骤后卡位装置将复位并进行下一个棉签卡位准备。
关键性技术
（1）旋转式自动填充装置
推送装置，按照主控台的控制命令对棉签进行棉签装填工作，将棉签通过弹道完整的推送入前筒并进行下一步工作准备。其位置在卡位装置前端。
卡位装置，当棉签进行自动填充准备后，将棉签位置进行提升，棉签准确的卡位在筒前端，准备下一步棉签自动填充动作，最后将棉签推送到筒闸口，完成后卡位装置复位并进行下一个棉签卡位准备。
（2）关怀系统
能够智能识别被采样者年龄，若被采样人满足小于十二周岁或大于六十周岁时，会自动采取柔和版采样方式。
（3）人脸识别人证比对
此技术是将人脸信息、身份证信息进行采集、处理、对比。比对正在采集核酸群众的身份信息是否正确，更加精准的完成核酸采集。
（4）面容装置
图1是环境光传感器，它可以感知周围光线情况，并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度，降低产品的功耗。采用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间，有助于显示器提供柔和的画面。
图2是距离感应器，数字式位移传感器便于将信号直接送入计算机系统。距离传感器的作用是当人们正在采集核酸时，可以精准知道口的位置，将信息传给主机。
五．实现和优化过程
（1）旋转式自动填充装置。目前市面上的核酸机器人都是采用机器臂抓取单个棉签，从而完成核酸采集，而我们的旋转式自动填充装置，里面加入了推送装置和卡位装置，但做完一次核酸之后会自动填充下一个棉签，极大的增加了工作效率。
（2）人脸识别认证对比。现在存在的核酸机器人大部分都只是负责采集核酸而缺少了信息比对的过程，这大大的增加了感染的风险，我们采用人脸识别认证对比系统，它将人脸信息、身份证信息进行采集、处理、对比,从而对比身份信息是否有误。
（3）舒适性高。虽然核酸机器人可以有效地提高工作效率，但他不能照顾到人们的舒适感与疼痛感，我们的自动扫描旋转式多管核酸采集器，它采样明显比人操作的感觉要舒服，它采集获取的样本量与资深医护人员人工采集效果相似，达到高精度检测标准。
六．应用和推广价值
在核酸检测咽拭子采样操作过程中，医护人员需要与患者近距离接触，患者咳嗽、用力呼吸等都会产生大量飞沫或气溶胶，会极大增加医护人员在采样过程中交叉感染风险。为了防止医护人员被新冠病毒传染和提升咽拭子核酸采样质量， 采用机器人替代医护人员进行口腔咽拭子核酸自主采样，这可以减轻医护人员工作强度和精神压力，降低医护人员交叉感染的风险，提高核酸检测采样的准确率，也极大地提高了核酸采集的工作效率，对于新冠病毒防控具有极大的推广价值。
参考文献
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