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核酸采样机器人将取代“大白”?用了哪些技术保证采样准确性?

2022-07-06 16:01:49 综合报道 阅读:
取棉签、核酸采样、储存核酸采样管、设备消杀……动作精准流畅,今后给你核酸采样的可能不再是“大白”,而是机器人。EDN小编就带大家来看看,目前已被使用的核酸采样机器人有哪些?

取棉签、核酸采样、储存核酸采样管、设备消杀……动作精准流畅,今后给你核酸采样的可能不再是“大白”,而是机器人。ZWdednc

EDN小编就带大家来看看,目前已被使用的核酸采样机器人有哪些?ZWdednc

利用先进的激光SLAM技术,“鹏程青耕”机器人升级换代

 “鹏程青耕”二代机器人是世界第一款全流程自动化鼻咽拭子采样机器人,由深圳市罗湖医院集团(以下简称罗湖医院)牵头,深圳墨影科技有限公司(以下简称墨影公司)、深圳市人工智能与机器人研究院(AIRS)合作研发,目前已在深圳市罗湖医院集团黄码区亮相。ZWdednc

其主体为移动协作机器人,相比于去年推出的固定底座的单臂机器人“鹏程青耕”一代机,它拥有了人形机器人的上半身(头部和双臂)、一个可自由全向移动的车体(AGV)和一块集成扫码、语音和视频交互的平板电脑。车体内置采样管、拭子、无菌样本储备装置、消杀灭菌装置等耗材。ZWdednc

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主体为移动协作机器人 图源:深圳市人工智能与机器人研究院ZWdednc

工作原理上,机器人利用先进的激光SLAM技术预先存储环境地图,并且通过在线的路径规划技术移动到任意用户指定的采样位置。采样开始前,机器人双臂协同操作采样管的开闭盖和扫码、鼻咽拭子的抓取和标定。用户到位后,通过平板交互界面扫描健康码等身份信息,机器人自动将采样管和身份信息绑定并上传至公共卫生检验平台。然后,机器人利用3D视觉和六维力控制技术,安全、准确、快捷地对用户进行鼻咽拭子核酸采样,之后自动剪断拭子并针对采样管、夹爪、机体等关键部件进行消杀,随后移动到下一个采样点继续采样任务。ZWdednc

截至今年6月14日,“鹏程青耕”二代采样机器人已完成634人次临床前志愿者测试:ZWdednc

  • 一次性采样成功率达85%,二次成功率超过92%。
  • 82%机器人采集受试者感受与人工采集感受相似或优于人工采集。
  • 被采样者未出现严重不良反应,轻微或一般不良反应与人工采样相近。

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采样机器人精准抓取洁净鼻咽拭子准备采样  图源:深圳市人工智能与机器人研究院ZWdednc

研发人员介绍:“机器人采样舒适度明显高于人工操作的鼻拭子采样,其采集获取的样本量经检验中心验证与资深医护人员人工采集效果相似(内标基因Ct值统计学无显著差异),达到高精度检测标准。”ZWdednc

在安全性方面,二代机配备了多处安全控制系统,使用了机器人虚拟框方案,以便于受试者在采集中出现不适时可以有效避让;控制机器臂运行速度,确保在运行中受试者可以有足够反应时间应对各种突发情况;采样机械臂最前端还配备了高精度的六维力觉传感器,确保在采到样本的同时,机器人操作的拭子不会对鼻咽后壁造成损伤,634例测试人群中机器人采样的事故率为0。ZWdednc

最后,与所有协作机器人安全方式相类似,“鹏程青耕”二代机体四面设置了应急按钮,受试者可以应急拍停机械臂供电系统;同时,整个AGV使用下端防撞条设计,在移动中发生碰撞之前即可终止运行。ZWdednc

中科新松的多可核酸采样亭

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图源:中科新松ZWdednc

占地不足3平方米的多可便民核酸采样亭“五脏俱全”——配置了多可核酸采样机器人、一次性咽拭子、检测试管,此外,还配备了紫外线、消毒液消毒、控温装置等,确保采样亭内不被污染且温度适宜保存采样样本。ZWdednc

扫描核酸码,跟随语音提示来到采样窗口,张嘴咬住一次性咬口器,然后点击启动按钮,这时机械臂会将采样棉签伸入口中,转动采样。其后机械臂对准试管插入棉签,剪断采样棉签入试管,最后封装。紧接着,消毒喷雾口对咬口器位置和夹取咽拭子部分及剪刀位置进行消杀,整套流程下来不到35秒。ZWdednc

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图源:中科新松ZWdednc

针对采样定位的问题,多可协作机器人末端配备了视觉模块,通过对大量口腔图像进行数据采集和模型训练,结合自研智能识别算法,实现口腔状态判别、取样部位定位等功能,从而辅助协作机器人准确完成咽拭子取样。ZWdednc

在采样力度上,中科新松通过搭配高精度力传感器与自适应力控算法,在整个采样过程中实时调整采样拭子与人体采样部位接触力,保证整个口腔内部采样过程安全又轻柔。ZWdednc

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图源:中科新松ZWdednc

在消杀方面,中科新松多可便民核酸采样亭做到“一人一消”,每次采样完成后,采样亭外采样口处,由咬口器上方的喷雾口用75%酒精进行喷雾消杀;设备内部机器人夹取咽拭子部分及剪刀位置,则采用过氧化氢进行自动消杀。此外,在设备空闲的时候,采样亭内部通过紫外线定时进行消杀,形成一套高标准高可靠性的闭环消杀动作,确保被采样人员和采集样本的安全。ZWdednc

上海人工智能研究院新一代智能移动核酸采样车

上海人工智能研究院联合奇瑞控股集团、节卡机器人研发出2.0版“赛瑞(SAIRI)智能移动核酸采样车”。新一代采样车配置自动无人核酸采样系统,该系统具备1至2台核酸采样机器人,利用“视觉+力控”感知技术实现每30秒一人次的无人采样吞吐量。ZWdednc

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图片来源:文汇报ZWdednc

如何保证核酸采样的过程中,机器操作的准确性?ZWdednc

其一,运用了机器视觉的原理。在张开嘴的时候,机器能通过深度感知到人喉咙、整个口腔的以及后面小舌头的位置,小舌头附近咽峡两侧、扁桃体隐窝以及咽后壁的位置是最佳的位置,这一步通过机器视觉来做;ZWdednc

其二,在此基础上团队还做了力位混合控制,以此真正接触到采样点。设计力的阈值,保证力度就不会很深,但可以接触到、刮到,以此进行有效的采样;ZWdednc

其三,采样完之后,双臂协调控制,把采样棒和试剂管进行匹配,看似简单的操作混合了三项技术操作。ZWdednc

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图片来源:文汇报ZWdednc

新一代智能移动核酸采样车还加装了车内正压设备,同时双层电离高效过滤消毒设备对空气进行完全消杀,避免了外部空气通过空调循环系统进入车内对医护人员造成风险,医护人员在车内无需穿防护服,即可进行核酸采样。ZWdednc

相较于第一代车型,第二代采样车更加智能化。上海人工智能研究院副院长刘燕京表示,研究院希望把这款车型打造成投放到防疫“战场”上的一部综合指挥的“作战车”,既能完成安全、便捷的核酸采样工作,也能利用车载核酸采样智能终端,配合人证合一、人脸识别、5G通信传输等手段,构筑智能终端快速登记、数据自动实时上传、后台快速数据处理的闭环,进一步提高采样效率,也将从采样到检测的信息形成链路,实现前沿数据的抓取和分析,为上层决策提供数据支撑。ZWdednc

上海人工智能研究院智慧医疗中心首席科学家、上海交通大学副研究员闫维新说,“与人工采样相比,机械臂采样具备几点优势,不知疲倦、动作规范、减少人工操作失误带来的不适感。疫情之下,研发无人的、非接触性的、机器采样工作,来替代重复性的人力工作是很有必要的。”ZWdednc

责编:Demi
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