“鵬程青耕”二代——世界第一款全流程自動(dòng)化鼻咽拭子采樣機(jī)器人6月在深圳市羅湖醫(yī)院集團(tuán)黃碼區(qū)亮相。該款高性能移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品由深圳市羅湖醫(yī)院集團(tuán)（羅醫(yī)）牽頭，深圳墨影科技有限公司(墨影)，深圳市人工智能與機(jī)器人研究院（AIRS）合作研發(fā)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)由羅醫(yī)孫喜琢博士任總負(fù)責(zé)人，覃金洲博士為醫(yī)療示范總執(zhí)行，墨影楊一鳴博士負(fù)責(zé)機(jī)器人及核心硬件自動(dòng)化集成，AIRS 張?zhí)硗┦控?fù)責(zé)核心算法。
據(jù)墨影科技介紹，“鵬程青耕”二代機(jī)器人是世界第一款全流程自動(dòng)化鼻咽拭子采樣機(jī)器人，主體為移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人，相比于去年推出的固定底座的單臂機(jī)器人“鵬程青耕”一代機(jī)，它擁有了人形機(jī)器人的上半身（頭部和雙臂）、一個(gè)可自由全向移動(dòng)的車體（AGV）和一塊集成掃碼、語音和視頻交互的平板電腦。車體內(nèi)置采樣管、拭子、無菌樣本儲(chǔ)備裝置、消殺滅菌裝置等耗材。
工作原理上，機(jī)器人利用先進(jìn)的激光SLAM技術(shù)預(yù)先存儲(chǔ)環(huán)境地圖，并且通過在線的路徑規(guī)劃技術(shù)移動(dòng)到任意用戶指定的采樣位置。采樣開始前，機(jī)器人雙臂協(xié)同操作采樣管的開閉蓋和掃碼、鼻咽拭子的抓取和標(biāo)定。用戶到位后，通過平板交互界面掃描健康碼等身份信息，機(jī)器人自動(dòng)將采樣管和身份信息綁定并上傳至公共衛(wèi)生檢驗(yàn)平臺(tái)。然后，機(jī)器人利用3D視覺和六維力控制技術(shù)，安全、準(zhǔn)確、快捷地對(duì)用戶進(jìn)行鼻咽拭子核酸采樣，之后自動(dòng)剪斷拭子并針對(duì)采樣管、夾爪、機(jī)體等關(guān)鍵部件進(jìn)行消殺，隨后移動(dòng)到下一個(gè)采樣點(diǎn)繼續(xù)采樣任務(wù)。
墨影科技還表示，“鵬程青耕”二代機(jī)在前代基礎(chǔ)上，開發(fā)了更準(zhǔn)確和穩(wěn)定的3D視覺算法，優(yōu)化人臉識(shí)別的算法模型，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的人頭姿態(tài)估計(jì)和人臉特征的精確定位算法，機(jī)身采用了多個(gè)視角的深度傳感器，能夠獲取多角度圖像和彩色點(diǎn)云，并且開發(fā)了分別對(duì)圖像和點(diǎn)云的拭子、人體目標(biāo)的特征提取、跟蹤和3D空間定位算法。機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)器人能夠模仿資深護(hù)士的采樣動(dòng)作進(jìn)行采樣。
在醫(yī)學(xué)倫理批文指導(dǎo)下，采樣機(jī)器人開展樣機(jī)測(cè)試，截止2022年6月14日，已完成634人次臨床前志愿者測(cè)試：一次性采樣成功率達(dá)85%，二次成功率超過92%；82%機(jī)器人采集受試者感受與人工采集感受相似或優(yōu)于人工采集；未有出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)，其他輕微或一般不良反應(yīng)與人工采樣相近；機(jī)器采樣感受綜合評(píng)分6.7分，人工采樣感受綜合評(píng)分5.8分，機(jī)器采樣感受總體優(yōu)于人工采樣（舒適計(jì)滿分9分，一般和差異不大的計(jì)6分，不適和比人工難受計(jì)4分，非常不適計(jì)2分）。機(jī)器人采樣舒適度明顯高于人工操作的鼻拭子采樣，機(jī)器人采集獲取的樣本量經(jīng)檢驗(yàn)中心驗(yàn)證與資深醫(yī)護(hù)人員人工采集效果相似（內(nèi)標(biāo)基因Ct值統(tǒng)計(jì)學(xué)無顯著差異），達(dá)到高精度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
在安全性方面，二代機(jī)配備了多處安全控制系統(tǒng)，使用了機(jī)器人虛擬框方案，以便于受試者在采集中出現(xiàn)不適時(shí)可以有效避讓；控制機(jī)器臂運(yùn)行速度，確保在運(yùn)行中受試者可以有足夠反應(yīng)時(shí)間應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況；采樣機(jī)械臂最前端還配備了高精度的六維力覺傳感器，確保在采到樣本的同時(shí)，機(jī)器人操作的拭子不會(huì)對(duì)鼻咽后壁造成損傷，634例測(cè)試人群中機(jī)器人采樣的事故率為0。
最后，與所有協(xié)作機(jī)器人安全方式相類似，“鵬程青耕”二代機(jī)體四面設(shè)置了應(yīng)急按鈕，受試者可以應(yīng)急拍停機(jī)械臂供電系統(tǒng)；同時(shí)，整個(gè)AGV使用下端防撞條設(shè)計(jì)，在移動(dòng)中發(fā)生碰撞之前即可終止運(yùn)行。
同時(shí)，據(jù)深圳市羅湖醫(yī)院集團(tuán)孫喜琢院長(zhǎng)介紹，鵬程青耕”二代機(jī)正在兼容合作團(tuán)隊(duì)已有全自動(dòng)口咽拭子的采集解決方案，實(shí)現(xiàn)鼻咽拭子和口咽拭子兼容的單機(jī)雙采模式，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)人群和低風(fēng)險(xiǎn)人群不同場(chǎng)景的快速切換適用；給市民創(chuàng)造條件少排隊(duì)，讓核酸檢測(cè)更加高效便民。同時(shí)，“鵬程青耕”將繼續(xù)在呼吸道、支氣管、消化道和心血管的組織及器官的檢查檢驗(yàn)、輔助診斷等領(lǐng)域拓展臨床應(yīng)用范圍。
AIRS相關(guān)成果“一種新型的、本質(zhì)安全的用于 COVID-19 口咽拭子采樣的剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)” "Design and Control of a Highly Redundant Rigid-flexible Coupling Robot to Assist the COVID-19 Oropharyngeal-Swab Sampling," 發(fā)表于RAL-2021，并獲IEEE Spectrum報(bào)道。
