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如何快速打造智能医疗防疫机器人?

发布时间:2020-06-04     来源:中国视觉网       访问次数:256

智能医疗机器人的发展

   全球逐渐进入高龄及少子化的年代,随着人们生活质量的提高,对于医疗质量与安全逐渐重视,未来医疗产业将有大量的人力需求,医疗物流在医疗体系中成为关键的一环。

   医疗物流基本涵盖了医院各个部门的日常作业和管理活动,包括行政文书文件传输到医用物资传送、以及医用标本送达等。其中医疗用机器人是一大关键技术,用于取代制式化的工作,如对院内环境消毒、卫生打扫、医疗资源配送及特殊病患隔离照护等,除了有效减少医护人员的工作负担外,也能预防交叉感染,大幅提升医院照护效率和医疗水平。

防疫服务型机器人成为医疗物流的关键

   传统医院的物流方式大部分是使用人力进行配送,容易存在各类人员交叉感染的潜在可能性,以及物品受污染、受损、丢失的现象。

   近几年机器人产业随着机器人操作系统、人工智能技术与通信的不断提升,推升了机器人感知、决策与控制系统的快速发展,防疫服务型机器人的应用受到了医院高度的重视,用于代替劳动密集型的人力作业。

   目前医疗防疫机器人应用最为广泛的是运送机器人以及消毒机器人,这两类机器人在防疫任务中对于预防疫情、降低交互感染、提升运营效率均能够达到立即性的效果。

医疗系统数据串联成为未来发展趋势

   以往传统医院中的设备没有相互连接,机器人或是医疗仪器均是独立运行的个体,院内医护人员只能通过传统人力或是电话沟通的方式了解病患的状况,无法和前端医疗系统进行实时连接。随着网络的发展,智能医疗的议题不断发酵,机器人已经不是以往单机作业的系统,而是强调其联网性,如何使医疗院所内外的信息能够相互流通,除了面临跨网段的问题,也会遇到更多的通信延迟及非实时等问题,这些问题短时间内都无法有效改善,原因在于基础架构的缺陷,导致治疗效率缓慢不如预期。

   院内机器人会在不同建筑物、不同楼层内执行任务,彼此跨越不同网段。机器人需要与中控中心联机,通过中心化架构集中计算才能决定机器人的下一步,造成系统的极大的负担以及指令和动作的延迟。此外机器人也会在进出电梯的过程中,失去网络联机导致通信中断,造成指令和数据的传递失误。

   凌华科技凭借多年开发工业物联网平台的经验,并结合 ROS 2 (Robot Operating System 2,ROS 2) 的技术,提供高灵活性、高整合性与高扩展性的解决方案,协助医院以及机器人系统集成商实现快速开发智能防疫机器人的愿景。

ROS 2和DDS Data River


   使用DDS作为骨干的ROS 2,提供了如数据河流般的统一的数据交换环境,让医院中的自主移动机器人 (AMR) 能够互相通信。其他像医疗平板电脑等采用DDS技术的设备,也可以使用data river来共享数据。


ROS 2/DDS应用于智能医疗架构

   ROS 2是美国开源机器人基金会Open Source Robotics Foundation (OSRF) 开源组织所提出的设计架构,是一个应用于机器人上的开源操作系统,它操作方便,功能强大且资源丰富。以DDS为核心设计的ROS 2的系统,更能够体现出机器人系统的优势,特别适用于机器人多任务协作的复杂场景,目前已被广泛采用于许多种类机器人中。

   ROS 2针对设备与机器人之间的数据分发,以及和云端的数据传输具有相当高的支持度,同时传输的实时效率非常高。智能医疗的趋势就是医院内设备和机器人的数量会逐渐增加,因此数量庞大的数据,可通过ROS 2及DDS的方式,使用信息相互流通的统一框架,将医院的静态设备及移动机器人、甚至传感器进行实时相互联网与协作沟通,以达到未来智能医疗的场景需求。


利用DDS使医疗系统单位间进行信息串接

   与一般发布与订阅模式的传输协议相比, DDS 提供了严谨的分层架构、低延迟与高吞吐量,并可由使用者定义其所需的通信质量。院内的信息可实时的在各单位进行状态更新,使医护人员第一时间接收最新消息,同时机器人也可通过DDS进行信息共享以及排程任务优先级,挑选出最适合执行任务的机器人,使机器人的利用效率最大化。此外,在如此庞大的复杂的共享信息网络里,DDS可通过简易的配置,优化且塑型提高整体网络效率。

   想象一个情境,当有感染病患确诊后,院外救护车消防单位可将车上感染患者的状态实时传至公共安全单位以及医院进行最适合的调度调配,并由特定机器人将病患运送至隔离区,或是会有巡检机器人提醒患者换衣、环境介绍及接上生物检测等仪器,以减少医护人员的感染几率。再由特地配送机器人配送民生物资至指定病房,任务完成后至指定区域进行消毒。

凌华科技ROS机器人解决方案

   随着近年来机器人产业的持续增长,如何使机器人快速被打造且更加智能化,成为机器人领域的一个大议题。为此,凌华推出ROS 2控制器,供客户进行快速开发防疫机器人使用;在医疗系统的通信系统方面,凌华同样提供了完整的方案,使客户可以快速且可靠的将医院内外的信息完整串接。

   ROScube系列:工业等级的机器人控制器,具有硬实时 (Hard Real-time) 特性,可提供机器人在紧急状况下更加实时的进行反应。

   ROScube-X:通过NVIDIA Jetson AGV Xavier模块,整合Volta GPU和双重深度学习加速器,支持GMSL相机模块,提供高规格人工智能计算与低功耗的优势。

   ROScube-I:以Intel CPU为计算内核,提供了丰富的I/O接口可连接多种传感器和制动器,同时支持两个PCIe Gen 3插槽串接不同卡片,可使用Intel OpenVINO进行AI应用,使机器人应用更加多元化。

   ROScube-I Starter Kit:采用不占空间的设计,可根据应用需求更换硬件,同时拥有丰富的I/O引脚,使客户在机器人内部空间受限的情况下,可以满足机器人应用的各项需求。如果有AI的应用,此系列也提供MXM插槽供客户使用MXM显卡,在提供高CPU计算能力之外,还可以提高机器人应用的速度和精度,并减少延迟。

   NeuronBot:极具性价比优势的微型自主机器人开发平台,具有集成的计算单元,LIDAR传感器,高负载能力和动态运动能力,非常适合进行各种研究,培训和教育活动。

   集成了视觉、控制、AI和运动模块

   快速机器人开发设计

   支持强大的开源ROS库和软件包

   支持OpenVINO?

   ROS开发平台内建于凌华科技的机器人控制器中。提供构建和编辑机器人应用的技术开发环境,可帮助客户轻松实现开发、测试和部署机器人应用。客户可通过丰富的ROS/ROS 2应用函式库在最短的时间内完成应用雏形,有助于降低成本与缩短上市时间。此外,Neuron SDK也导入了进阶版DDS技术,与开源版ROS 2环境相比,不论是多台机器人之间的通信,或是个体机器人内部数据的传输,通信能力均提升了三倍以上,使机器人应用场景同时具有可扩展性与稳定性。

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