第二課：膠囊機器人研發(fā)的難點
小欣：這節(jié)課，我們就來了解一下膠囊機器人的研發(fā)過程與難點。
吉朋松：小機器人在消化道是怎么工作的呢？膠囊機器人由口腔隨水吞服下去，然后它就開始沿著食道實時連續(xù)的拍攝圖像。進入胃腔后，我們在外面的柔性機器人的控制下就像開汽車一樣，對胃部的各個部位進行多角度的精準檢查和拍攝。移動步長兩毫米，轉(zhuǎn)動精度是三度，在這個精度下可以把胃部的所有地方都看得清清楚楚，然后經(jīng)過小腸就排出體外了。
要實現(xiàn)這些功能，研發(fā)過程中我們遇到了比較多困難：
第一個困難是光學(xué)。膠囊機器人在胃里面不管是近距離還是遠距離都可以照清楚，而且是在十公分以內(nèi)的近距離微變焦系統(tǒng)，所以光學(xué)系統(tǒng)是比較難的設(shè)計。
第二個困難是在光學(xué)系統(tǒng)前面有一個透明的罩子，因為經(jīng)過人類消化道的時候會有很多黏液粘上去。所以我們在整個機器人的前端會有防粘的這層膜，什么都不會粘上去可以干干凈凈的讓光學(xué)系統(tǒng)完成所有拍攝。
第三困難是微器件?，F(xiàn)在由于手機的高速發(fā)展，所以成像系統(tǒng)其實并不難，但我們這個系統(tǒng)非常小。在類似于女士小指末端大概長度兩公分左右的腔體內(nèi)，我們要容納將近400個元件。其中包含成像的芯片，也包括類似于手機GPS路徑的軌跡系統(tǒng)以及軌跡系統(tǒng)的傳感器。這些器件都要定制，所以它的定制成本和數(shù)量都是非常龐大的。
第四個困難是電池。機器人在消化道里面需要電，而且鋰電池是不能進入人體內(nèi)的。假如人的消化液由于某種特殊原因進入到膠囊機器人里面，一旦短路就會出現(xiàn)打火等危險。所以進入人體的所有機器人尤其我們這款機器人，只能用氧化銀電池。而氧化銀電池的特點是電量特別小，你需要在非常低功耗的情況下設(shè)計電路，并且電池的生產(chǎn)價格也比較高，這也是一個比較難的地方。
另一個難點是微型化。前面說過400個元件都需要集成到這么小的一個空間里面，所以每個器件都非常小，這要求相當于航天級別了，因為航天級就是要求要小而輕，功能強大。
第六個難點是要低功耗。整個機器人系統(tǒng)從開機開始，需要一次性工作十個小時，這么長的時間就只靠2顆非常小的氧化銀電池來供電，所以整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、圖像獲取和傳輸、自動控制等工作都需要用非常低的功耗來支撐，這個設(shè)計是非常難的一個點。
再有一個難點就是它的可靠性要高。這是進入人體的東西，所以它的抗腐蝕能力要強，在體內(nèi)可以待很長時間不會壞，在圖像拍攝過程當中圖像不能斷，數(shù)據(jù)傳輸不能少，這都對它的可靠性提了非常高的要求。
再有就到生產(chǎn)。因為膠囊機器人很小，所以很多對焦，電路的調(diào)節(jié)和功能測試都非常精細。整個的生產(chǎn)線是用機器人生產(chǎn)機器人，所以這為生產(chǎn)實施提出了非常多的難點，所以我們的生產(chǎn)線在上海建設(shè)花了好幾年的時間才完成，這也是機器人行業(yè)里面為數(shù)不多的由機器人生產(chǎn)機器人的完整生產(chǎn)線。我們現(xiàn)在有一年200多萬顆的產(chǎn)能，將來隨著應(yīng)用的擴大也會進一步擴大生產(chǎn)。
小欣：下節(jié)課，吉朋松老師會為我們講解怎樣提高全民健康水平。
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