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带多种传感器的药物配送机器人在国内医院中的应用

2018-12-06
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摘要 武汉协和医院委托一家创业公司花了数月时间,设计研发出了这款外表傻萌的机器人。它秘密藏在外壳之下。在机器的各个侧面,40个先进的传感器埋伏其中,包括激光雷达、红外、超声、加速度传感器和姿态传感器等。

  有研究机构预计,到2020年,全球约四分之一的医院将部署机器人。目前,在华中科技大学同济医学院附属协和医院(下称“武汉协和医院”),手术区医护人员便有个上岗一年多的新同事,一台名大白的物流机器人。据悉,它完全包揽了从库房向手术室配送高值耗材的任务。


库房工作人员往大白物流机器人中放置医用高值耗材。资料图

  外形类似空气净化器的大白身高1.25米,方方正正。平时会在手术室、门诊科室和病房间穿梭,一旦有手术室发出配送申请,大白会快速移动至放置耗材的货架前。工作人员扫描证件,打开大白的肚子,将耗材放入其中。

  据介绍,从库房移动到指定手术室,大白平均需要1.75分钟,比人类护士快了3分多钟。它每天往返库房和手术室140趟,工作量相当于4个人类配送员。

  三四年前,武汉协和医院生物医学工程研究室副主任刘胜林了解到,国外已有医院用机器人配送药物,但国内还没有这类尝试。他和领导商量好,决定找一家国内公司,共同研发一款适合自家医院的物流机器人。这款想象中的机器人原理并不复杂,和自动驾驶技术没什么两样。

  武汉协和医院委托一家创业公司花了数月时间,设计研发出了这款外表傻萌的机器人。它的主体结构相当简单,就是一个能塞下200公斤重物的大肚兜。而它秘密藏在外壳之下。在机器的各个侧面,40个先进的传感器埋伏其中,包括激光雷达、红外、超声、加速度传感器和姿态传感器等。它们是大白的五官,能让它像人类一样感知周围环境。

  说起来,让这个家伙学会走路并不难:带着它在手术区逛上一圈,环境地图便自动扫入它的脑中。连上无线网络,大白将自动定位。遇到障碍物后,它能通过遍布全身的传感器,准确探测障碍物的距离,并估算其深度。但实践起来,让一台机器在手术区里自由穿梭,绝非易事。


大白机器人在手术区走廊上移动。资料图

  手术区环境非常复杂,因此,如何规划路径便是一项重大挑战。大白要根据传感器传回的环境数据,实时建立模型,计算出避障的最优路径。对人类来说,这无非是轻轻瞟了一眼后,神经元间激荡出的直觉反应。

  大白刚工作时,远不如现在机敏。在手术区,它常常走着走着就左右打转,找不到方向了。据介绍,这源于人类对无人驾驶机器的设定。遇到障碍物或稍微有点棘手的情境,它们都会用刹车停下来处理。大白身上能感知撞击的传感器数据显示:在上岗的一年多里,它被撞过9次,但它一次也没撞过别人。

  为了让大白可靠地完成配送任务,研发团队想了很多办法。他们的核心团队长期驻扎在武汉协和医院,反复对机器和算法进行调整。

  据研发公司介绍,遇到某些障碍时,大白受算法影响,感知的空间范围有限,还以为无路可走。有时它停下来,已和障碍物挨得太近,对机器人来说,这情况不好处理。经过多次大幅度调整算法,研发团队终于打开了大白的视野。前方有障碍物驶来时,它会预判对方的前进方向,然后主动侧身,避免狭路相逢。

  随着大白变得靠谱,并替代人工配送后,耗材管理也更加精准。巡回护士刷卡取出高值耗材的瞬间,系统会自动记录它的运输和使用情况,并且同步到病人的账目系统上。库房人员不再需要耗费大量时间在货架上清点耗材。

  如果耗材过期,大白则会在扫描时发出警告,拒绝配送。过去,这完全依赖于巡回护士的人工检查——拆封时,他们得在手术室内向主刀医生高声朗读药品名和失效日期。

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