在疫情爆发几个月后，美国对外科口罩、防护服和其他类型的个人防护设备仍有很高的需求。这在一定程度上是因为COVID-19危机给医疗保健供应链带来了生产和分发防护装备的压力。
这一过程遇到瓶颈的一个原因是，与自制或商用口罩不同，医护人员佩戴的口罩必须经过一套特定的测试，以确保它们对医院工作人员是安全的。
但这些测试很难执行,需要专门的工具,只有在一些实验室在美国因为发送材料到外部的物流设施在大流行期间,这种测试可以超过几周才能完成,导致制造商分布时间缓慢。
东北大学的学生Walter Reuss(左)和Jacob Landgrebe为外科口罩的特性开发了测试床。由Matthew Modoono/东北大学拍摄为了克服这一挑战，电气和计算机工程副教授塔斯金·帕迪尔(Taskin Padir)在疫情早期就动员了他的团队，开始开发机器人技术，以帮助制造业工人，并消除将口罩送到外部实验室进行测试的必要性。
Padir正在构建一个系统，该系统集成了机器人组件和机器学习，以加快测试速度，同时使用人类的智能，他可以监督和协助机器人。他说，该系统包括传感器，可以帮助机械臂快速有效地处理不同的物体。
Taskin Padir是工程学院的副教授。由Matthew Modoono/东北大学拍摄
最近，他被先进机器人制造研究所(Advanced Robotics for Manufacturing Institute)选中，接受了美国国防部的资助。该计划旨在帮助管理当前和未来的大流行病。
“我不需要运出产品国家实验室,等待结果为几个月回来,“Padir说,世卫组织还招募了尼奥•Mingolla,沟通科学教授和障碍,和教授Deniz Erdogmus电气和计算机工程的项目。
今年5月，Padir开始与马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)进行讨论，当时这家医院正在分析不同的应急计划，以应对外科口罩可能出现的短缺。他们正在考虑生产自己的口罩，Padir说，并需要确保他们遵守美国食品和药物管理局制定的指导方针。
东北大学的学生Walter Reuss和Jacob Landgrebe开发了用于外科口罩特性鉴定的试验台。照片由Matthew Modoono/东北大学拍摄今年5月，他帮助医院搭建了一个试验台，让他们自己的医用口罩进行测试。就在那时，他得到了沃尔特•罗伊斯(Walter Reuss)和雅各布•兰德格雷比(Jacob Landgrebe)的帮助。这两名电气工程专业的学生是帕迪所在的合作公寓团队的一员。他们帮助分析了外科口罩和防护服接受医学等级验证测试的具体方法。
口罩使用的面料需要通过不同的标准化测试,以验证它们燃烧的难易程度,以及如何有效的服装在屏蔽使用者从溅体液,如血液。
东北大学的学生Walter Reuss和Jacob Landgrebe为外科口罩的特性开发了测试床。由Matthew Modoono/东北大学拍摄
在实验室里，Reuss和Landgrebe将面罩点燃，观察材料完全燃烧需要多长时间。为了测试流体堵塞能力，他们用合成血液注射这种材料。
帕迪尔说，那些早期实验对他现在正在研制的机器人系统的设计起到了重要作用。
“我不会谈论这个项目，因为在我们了解整个过程的早期，他们是冠军，”他说。“现在,我们正在努力使机器人与自动化这个过程,这样他们可以集成到卷制造”。
Padir的项目现在是与马萨诸塞州福尔里弗的织物生产商Merrow Manufacturing合作。当公司转向生产个人防护设备用纺织品，并成为美国此类材料的最大来源时，Padir决定联系其首席执行官Charlie Merrow。后来，马萨诸塞州沃尔瑟姆的波士顿工程公司也加入了这个团队。
鉴于他在不同行业将机器人技术整合到工作场所的经验，Padir认为，测试和验证口罩材料的过程既费力又有条不紊，是机器人的完美工作。不过，他说，处理外科口罩和手术服所用的材料也可能是机器人的噩梦。
不像人类,机器人缺乏充分的触觉能力。抓住可以改变形状的材料或物体，比如织物，可能会很硬。
帕迪尔说:“当我触摸一件衣服时，如果它开始滑落，我能感觉到它，并能采取行动。”“但是机器人还没有这种能力——我们还没有达到那种精确水平的技术。”
系统Padir建筑钑骨是一种机械手臂,而不是直接处理织物,可以与测试设备供人类使用。将测试件放入专门为机器人设计的框架中进行处理后，人可以离开，让系统自动进行测试。
Padir还有一个宏大的愿景，那就是将整个测试过程从开始到结束自动化，从放入原材料，到取出一个齿轮，比如面具，通过缝纫、焊接和切割全部自动完成。
一个机器人系统可以在材料接受测试时开始操作，这是这个视觉链条中的一个环节。
“这也将帮助我们理解整个制造过程，”Padir说，“也许还能重新想象具有自动化系统的PPE制造的未来。”
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