全球首款全流程仿真鼻咽拭子采样机器人上岗

　　“鹏程青耕”二代——世界第一款全流程自动化鼻咽拭子采样机器人6月在深圳市罗湖医院集团黄码区亮相。该款高性能移动协作机器人产品由深圳市罗湖医院集团（罗医）牵头，深圳墨影科技有限公司(墨影)，深圳市人工智能与机器人研究院（AIRS）合作研发。研发团队由罗医孙喜琢博士任总负责人，覃金洲博士为医疗示范总执行，墨影杨一鸣博士负责机器人及核心硬件自动化集成，AIRS张添威博士负责核心算法。

　　据墨影科技介绍，“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，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。 　　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。

　　墨影科技还表示，“鹏程青耕”二代机在前代基础上，开发了更准确和稳定的3D视觉算法，优化人脸识别的算法模型，实现了实时的人头姿态估计和人脸特征的精确定位算法，机身采用了多个视角的深度传感器，能够获取多角度图像和彩色点云，并且开发了分别对图像和点云的拭子、人体目标的特征提取、跟踪和3D空间定位算法。机械臂运动过程中，机器人能够模仿资深护士的采样动作进行采样。
　　在医学伦理批文指导下，采样机器人开展样机测试，截止2022年6月14日，已完成634人次临床前志愿者测试：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；未有出现严重不良反应，其他轻微或一般不良反应与人工采样相近；机器采样感受综合评分6.7分，人工采样感受综合评分5.8分，机器采样感受总体优于人工采样（舒适计满分9分，一般和差异不大的计6分，不适和比人工难受计4分，非常不适计2分）。机器人采样舒适度明显高于人工操作的鼻拭子采样，机器人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。 　　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。 　　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。 　　同时，据深圳市罗湖医院集团孙喜琢院长介绍，鹏程青耕”二代机正在兼容合作团队已有全自动口咽拭子的采集解决方案，实现鼻咽拭子和口咽拭子兼容的单机双采模式，实现重点人群和低风险人群不同场景的快速切换适用；给市民创造条件少排队，让核酸检测更加高效便民。同时，“鹏程青耕”将继续在呼吸道、支气管、消化道和心血管的组织及器官的检查检验、辅助诊断等领域拓展临床应用范围。 　　AIRS相关成果“一种新型的、本质安全的用于COVID-19口咽拭子采样的刚柔耦合机械臂的设计与实现”"Design and Control of a Highly Redundant Rigid-flexible Coupling Robot to Assist the COVID-19 Oropharyngeal-Swab Sampling,"发表于RAL-2021，并获IEEE Spectrum报道。