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移动机器人在医疗领域的应用

发布时间:2021-09-23    来源:中国机器人产业联盟网

AMRs越来越多地用于运送医院的床上用品和药物。以前医院地下室的是固定引导轨道的AGV,现AMR在医院自动导航进行相关操作,例如向病房的护士站运送药品。通常情况下,由护士或药剂师将药物放到AMR中或者从中取出,但如前所述,随着更为复杂的抓取技术的普及,将机器人自行抓取药物并放容器中。机器人将药物和其他物资运送给患者,节省了护士干这种杂活的宝贵时间,并使医院能够更好地跟踪每位患者用的药物。

Figure 11: The SeRoTi Care Cart. Image credit: Fraunhofer IPA

自动清洗消毒机器人同样广泛应用于医院,有家制造生产移动地板清洁机器人,新冠疫情进一步加速了他们在医院的应用。清洁机器人对地板进行擦洗、清扫和吸尘工。消毒机器人的销量在疫情期间迅猛发展,2020新增30多个不同厂家的消毒机器人。大部分机器人使用高频紫外线(UV-C)消毒,其他类型的机器人喷洒消毒剂。

12ADLATUS CR700专业自动清洁机器人图片来源:ADLATUS机器人公司

AMRs还可用于协助医生和护士工,例如,装机器人手臂的移动机器人底盘可以编程进行简单的诊断测量,如测量患者的体温。安装计算机屏幕的移动基站可以跟随护士或自动导航至患者床位,医生可以进行远程诊断。这种形式的专家咨询效果更好,因为医生可以看到患者并与患者互动,而不是仅患者病情记录进行诊疗,医生还能传染性可能很强的患者进行医学方面的沟通。

协作机器人已经在医学实验室应用了一段时间,帮助科学家进行繁琐重复、精度的操作,例如用滴管将样本转移到试管中。将协作机器人手臂安装移动底盘上的应用,为实验室操作提供了更大的灵活性,机器人可以一拿取、携带样本和其他医疗物资,一进行典型的实验室分析操作,如吸移液或者将物料放入离心机。ABB正在德克萨斯医学中心开这一概念的原型机研究详见https://new.abb.com/news/detail/37301/abb-demonstrates-concept-of-mobile-laboratory-robot-for-hospital-of-the-future),而利物普大学的研究人员已经开发出了一种移动实验室机器人,它可自主地进行实验,根据上一个实验结果使用人工智能算法推算接下来要进行的实验(详见https://news.liverpool.ac.uk/2020/07/08/experiment-too-big-hire-a-mobile-robot-scientist/

 临场感机器人正在不断研发中,并尝试在生活助理中心加以应用,目的是让人们在保持独立的同时仍能与家人和护理者保持联系。远程用户的头像会显示在屏幕上,可以操控机器人查看附近环境。这些机器人大多可以用智能手机或电脑进行远程控制,只要有网络,任何地方都可以。家人、朋友、医生和护理人员都可以登录到临场感机器人,操控机器人,与他人互动,并通过声音和影像探索周边环境。

在未来,我们可以期待AMRs在医院和疗养院中担当智能助手,例如检查老人是否有水喝,如果没有就为他们提供相应服务,按要求拿取杂,处理各种家务和协助护理人员工作等。其中一些任务需要高水平的语义智能并且非常灵活,例如,拿起杯子并从水龙头或水壶中接水,对机器人而是一项极其复杂的任务。但机器人技术正在逐渐发展,例如,F&P 个人机器人公司Lio 专业个人机器人用于辅助养老院和康复诊所的工作人员,它可以接待患者、拿物品和指导患者进行康复训练。弗劳恩霍夫IPACare-O-bot 4是一款多功能辅助机器人,配备了摄像头和麦克风,用于语音、人物和手势识别,目前可供研发者使用,但尚未商业化(请参见https://www.care-o-bot.de/en/care-o-bot-4.html。自助式售货机AMRs也有了新的进展,患者或疗养院居民可以从移动的自动售货机中选择饮料或零食(请参见https://www.ipa.fraunhofer.de/en/press-media/press_releases/Service_Robotics_for_Care.html,预计在未来机器人可以直接向患者提供其他商品和服务,如提供餐食。 

目前,很少有移动机器人与患者直接进行身体接触,但技术人员一致力于方面的研究。例如,丰田汽车公司开发的移动护理助手旨在减轻护理人员移动患者时的沉重负担。它由护理人员操作,将支撑重量的手臂与移动平台结合起来,帮助护理人员将患者从床上移动到椅子上或厕所里,随后床上。Robear机器由日本名古屋RIKEN-SRK人机交互机器人研究合作中心研发,工作人员可以通过推机器人手臂将患者从床上抬到轮椅上,或者帮助需要的患者站起来。目前该机器人处于研阶段,尚未上

案例研究医疗领域

医院配送

位于斯洛伐克科希策的一家医院应用了由Photoneo和科希策科技大学联合研发的AMR,负责在遍布11楼的各个部门之间运送药品、医疗设备和其他物资。应用机器人主要是为了减轻员工负担,不再搬运沉重的东西,同时可以节省时间、提高效率。该机器人可以通过激光雷达、3D相机和虚拟地图在楼层内部以及楼层之间自主导航行驶,进出电梯。它的最大承载量是100公斤,可牵引重达350公斤的物品。请参阅完整案例说明(https://ifr.org/ifr-press-releases/news/AGV-for-transport-and-delivery-of-material)。

视频:Photoneo公司为一家医院开发的AMR

(https://www.youtube.com/embed/wmWfc24-EuU?feature=oembed)

实验室移动机器人

ABB正在测试在移动底盘上安装协作机器人手臂,从而进一步实现实验室工作自动化。双臂移动机器人能够感知附近的人类同事,在工作人员周围自主导航移动,同时学会找到从一个地方移动到另一地方的不同路线。它有可能执行许多重复耗时的操作任务,包括备药、离心机的上下料、吸液移液和处理液体,以及试管抓取和分拣。请参阅完整案例说明(https://new.abb.com/news/detail/37301/abb-demonstrates-concept-of-mobile-laboratory-robot-for-hospital-of-the-future)。

图13:装在移动底盘上的ABB协作机器人正在操作离心机。图片来源:ABB

机器人清洁和消毒

医院感染是全球医疗行业面临的一个日益严重的问题。每年有数百万患者在住院期间受到感染,成千上万名患者因此死亡。移动消毒机器人使用紫外线杀灭细菌,并且大多数机器人操作非常简便。由于新冠疫情,消毒机器人的应用范围已经从医院扩大到公共场所如公共交通和购物中心。请参考(https://ifr.org/case-studies/service-robots/battling-the-coronavirus-with-uv-lighting;https://ifr.org/ifr-press-releases/news/robots-help-to-fight-corona-virus-sars-cov-2-worldwide)。

图14:UVD的消杀机器人

图片来源:UVD机器人

临场感机器人

现在有多家厂商制造临场感机器人,可以帮助老年人在家里居住更长时间,并与护理人员、朋友和家人保持联系。临场感机器人也越来越多地应用于医院,使专科医生能够对患者进行远程诊疗。请参见案例说明(https://ifr.org/case-studies/service-robots/improving-health)。

图15:临场感机器人 

图片来源:Double机器人公司

辅助机器人

F&P 机器人公司的Lio 移动个人机器人可以协助护理机构、医护型养老院和康复中心的专业人员进行日常工作。它可以自主导航和充电,有多功能手臂,通过语音和触摸屏进行交流。Lio机器人的功能包括接待患者、抓取和携带物品、提供饮料、提醒患者预约时间并陪同一起前往,以及提供娱乐服务。

视频:Lio辅助机器人

(https://www.youtube.com/embed/i47LFCMn_48?feature=oembed)



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