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新冠状病毒期间——Viole研发移动社交机器人

2020/06/0439

新冠状病毒期间——Viole研发移动社交机器人

紫外线消毒是在COVID大流行期间自动机器人可以立即提供独特帮助的少数区域之一。不幸的是,目前还没有足够的机器人来满足需求,尽管公司正在努力建造这些机器人,但要完成机器人消毒系统在医院工作所需的硬件、软件、操作知识和集成经验的开发需要大量的时间。

都柏林三一学院机械工程助理教授、机器人与创新实验室(RAIL)的Conor McGin召集了一个由硬件和软件工程师组成的小团队,他们在短短几周内成功地将紫外线消毒机器人送入医院测试。他们在之前的研究基础上,直接与医院合作,并利用一个开发平台:Turtlebot2,在如此短的时间内实现了这一目标。

在过去的几年里,RAIL一直在研究用于老年护理应用的移动社交机器人,在他们的试点测试中,他们开始了解在养老院这样的环境中,感染问题有多严重。这早在COVID-19之前就已经发生了,但它仍然是养老院居民住院治疗的主要问题之一。大多数地方有时只是用消毒剂擦拭表面,但这些设施有许多表面(如织物)不太容易清洁,而且随着人们不断进出,免疫系统受损的人总是处于危险之中。

“紫外线似乎为解决这个问题存在着很大的潜力,”McGinn近日告诉我们。“这是一种能覆盖很多空间的东西,而且很容易装在机器人上。”

新冠状病毒期间——Viole研发移动社交机器人

Photo: Akara RoboticsAkara Robotics says radiology rooms are an ideal place for its robot to work right now. The rooms tend to be small and uncluttered, making robot navigation easy. In addition, the radiology machines are expensive and are often cleaned by radiologists, which not only takes up time that a specialist could be using to help patients but also puts the specialists themselves at risk.

研究人员考虑进一步发展这一概念,但经过一番探索,结果发现,虽然有大量数据显示紫外线确实能杀死病毒和细菌,但并没有太多有用的设计信息,比如你需要什么样的光,它必须有多大的功率,以及你需要照明多长时间从特定距离区分曲面。McGinn说,作为一个附带项目,他的小组开始与三一学院的微生物学家合作,找出所有这些参数。“我们的想法是,如果我们想出一个有效的方法让它工作,那么就可以把它添加到我们的机器人上了。”

与此同时,McGinn的团队继续为他们的机器人平台开发社交应用程序,去年,他们成立了一家名为Akara Robotics的公司,推出了Stevie -- 一款用于老年护理设施的移动社交机器人。“大家对我们很感兴趣,我们正在取得进展,然后COVID的事情发生了,所以我们不得不重新确定优先次序。”McGinn联系了爱尔兰国家卫生服务局的一些人,讨论机器人可能会有什么帮助,并从包括远程呈现和传送在内的一系列想法中,紫外线消毒机器人才真正引起了他们的兴趣。“这次对话是在3月11日下午6或7时进行的,他们说,‘你能建立一个概念证明,并在3月13日的午餐时间带回这里进行演示吗?’ ”

Akara团队接受了他们一直低调进行的所有紫外线消毒研究,并将其与他们为Stevie开发的导航堆栈(和其他自主软件)相结合。然后,他们将其全部塞进了一个超低成本和开发友好的平台中,而这个平台恰好是他们可以快速迭代的地方。

McGinn说:“测试这一原理的最快方法是对Turtlebot2进行改编。这是一个令人愉快的工作平台,因为有这么多的软件在这里,而且它是开源的,易于修改,并且是围绕人们的需求进行原型设计的。”在大约24小时内,McGinn和他的同事拿到了由他的一位博士所使用的TurtleBot。这是一个学生用于完全不同的项目的设备,他们在紫外线灯和计算机上安装了逆变器和一些额外的电池,而后可以带到医院进行测试。

机器人在3月10日晚上就可以工作了。Akara在11日上午花费了时间对机器人进行了最后的整理,使其能够按时进行演示。

Rather than try and change existing decontamination workflows, Akara Robotics is focusing on areas where there’s an opportunity to jump in and make things safer and more efficient without requiring a lot of disruption.

Akara并没有试图改变大多数医院现有的净化工作流程,而是将重点放在不同的感染控制程序,这意味着有机会在不需要大量干扰的情况下介入并使其更安全、更有效率。McGinn说:“我们一直在试图利用相对有限的资源,找出我们能在最短的时间内,用最少的努力,从而产生最大影响的方法。这就是我们过去几周的关键路线。”

结果发现,由于种种原因,放射科是机器人目前工作的最佳场所。首先,放射科的房间往往很小,整洁,没有窗户,这使得机器人导航很容易。其次,由于成像设备价格昂贵,它们通常由放射科医生清洗,这不仅占用了专家帮助病人的时间,而且还使专家本身处于危险之中。最后,由于机器需要在每个病人使用之后进行清洁,传统的清洁方法将机器的日容量减少了五六倍。如果你能把一个清洁机器人放在那里,它能使速度加快,这样你就可以每天帮助更多的病人进行CT扫描了。

这段视频显示了机器人(名为Violet)在Tullamore的米德兰地区医院自主清洁放射科的房间。总清洁时间不到15分钟,唯一需要人类参与的是机器人本身的擦拭。

与我们看到的其他紫外线消毒机器人不同,Violet使用一个紫外线灯,它必须直接指向要消毒的东西。幸运的是,冠状病毒相对容易受到这种方法的攻击,光线对人类来说既有效又安全。Akara目前正在进行的测试的一部分目标是确认Violet的紫外线系统确实像预期的那样进行消毒(目前的测试已经表明它可以工作),并为其用户建立安全的操作程序。

Photo: Conor McGinn via TwitterConor McGinn and Niamh Donnelly, co-founders of Akara Robotics, during a recent test of their UV disinfecting robot Violet at a hospital in Dublin.

有了一个工作原型,现在的问题是接下来会发生什么。就硬件而言,McGinn表示,TurtleBot平台从来就不是一个试验台,Akara一直在为一个“更优秀的机器人”设计一个设计方案。然而,这需要资金,让风投在短时间内获得资金反馈这是一个挑战,尤其是现在这种时期。与此同时,Akara正在申请一些补助金,但由于医院急需解决方案,McGinn说,“在时间至关重要的地方,TurtleBot提供了巨大的价值。”

McGinn告诉我们,Akara的本地客户对Violet非常感兴趣,无论是短期和中期的冠状病毒应对,还是长期的一般消毒,因为是在人们特别容易感染传染病的地方,紫外线消毒仍然具有很大的价值。这个想法是将机器人作为一项服务提供,虽然McGinn说现在谈论成本还为时过早,但他预计Akara的机器人将比目前市场上其他具有类似功能的机器人便宜得多同时,他们还在医院里尽可能多地检测Violet,希望资金能够帮助他们开始扩大规模,尽快地真正帮助到人们。

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