抗疫機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

機(jī)器人是人工智能和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的結(jié)晶，此次疫情也充分體現(xiàn)了機(jī)器人對人類在醫(yī)療以及相關(guān)領(lǐng)域不可估量的幫助。疫情期間，從醫(yī)生問診到臨床檢測，消毒，再到治療后的護(hù)理，面對突然爆發(fā)的疫情和日益激增的病人，單憑人力是很難應(yīng)對的。于是，機(jī)器人大展身手，例如，對話機(jī)器人，通過語音識別、自然語義理解等人工智能技術(shù)，機(jī)器人可以針對疫情問題、就醫(yī)注意、防護(hù)措施進(jìn)行回答。對于正常用戶、輕癥用戶來說，人工智能可以起到一定的答疑作用，避免醫(yī)療資源緊缺以及交叉感染的風(fēng)險。甚至推出了專門的機(jī)器人進(jìn)行對市民的電話語音溝通，可進(jìn)行外來人口排查、健康監(jiān)測和防護(hù)建議，并針對重點人群的疫情信息進(jìn)行記錄和定期跟蹤，同時可為疫情防控一線人員推送疫情防控知識和培訓(xùn)信息。因為5G的發(fā)展，機(jī)器人可以實現(xiàn)實時的大數(shù)據(jù)處理，如5G云端醫(yī)護(hù)助理機(jī)器人、5G云端消毒清潔機(jī)器人、5G云端送藥服務(wù)機(jī)器人和5G測溫巡查機(jī)器人，可承擔(dān)遠(yuǎn)程看護(hù)、測量體溫、消毒、清潔和送藥等工作。機(jī)器人算得上全面發(fā)展，是人類的得力助手。

本篇文章將在以下幾個方面跟讀者講解疫情機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向，并在文章結(jié)尾展示現(xiàn)在機(jī)器人發(fā)展的不足及挑戰(zhàn)。

抗擊疫情機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

我國的機(jī)器人行業(yè)還處于發(fā)展的初期階段，但是疫情對此科技發(fā)展進(jìn)行大幅度催化及推動，各個領(lǐng)域都感受到了機(jī)器人帶來的便捷以及高效。

目前在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)投入應(yīng)用的機(jī)器人有：

醫(yī)療輔助機(jī)器人可應(yīng)用于重癥監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，輔助醫(yī)生完成送藥、巡查、消毒的工作，以減輕交叉感染。

警用機(jī)器人也在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮協(xié)助作用，加以5G技術(shù)，實時監(jiān)控醫(yī)院、機(jī)場、車站、社區(qū)等重點防護(hù)地區(qū)，警用機(jī)器人目前可以輔助測量體溫，并且識別口罩下的人臉。被檢測人員無需排隊聚集，同樣有效避免了人員接觸及交叉感染。

工業(yè)機(jī)器人可以用于口罩的生產(chǎn)。眾所周知，疫情爆發(fā)的階段處于春節(jié)，大量生產(chǎn)線處于停產(chǎn)狀態(tài)，機(jī)器人組成的口罩生產(chǎn)線再次發(fā)揮巨大作用。

服務(wù)機(jī)器人用于清掃和消毒，物流機(jī)器人用于免接觸配送等等。疫情防控期間采用“無接觸配送” 的訂單占整體的80%以上；“無接觸模式”也成為疫情期間甚至疫情后期民眾的主要生活模式。 新冠疫情的爆發(fā)使得傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)遭受了重大打擊，而無接觸的線上經(jīng)濟(jì)，微商，電商，直播帶貨則迅速發(fā)展。也算是某種程度上促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

抗擊疫情機(jī)器人的發(fā)展趨勢

機(jī)器人總體來說還處于初期階段，可以應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，但是并不意味著技術(shù)成熟，其發(fā)展可以說還在路上。例如：環(huán)境感知技術(shù)，運動控制技術(shù)就是要發(fā)展的兩個重要方面，它與機(jī)器人的獨立自主性的提高息息相關(guān)。

環(huán)境感知技術(shù)：機(jī)器人一旦失去感知能力，將無法完成具體的工作和任務(wù)。機(jī)器人的感知功能通常需要各類傳感器來實現(xiàn)。機(jī)器人能夠借助傳感器及時感知自身和外部環(huán)境的參數(shù)變化，為控制和決策系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考。

運動控制：涉及到機(jī)器人為完成各種任務(wù)和動作，在技術(shù)層面所執(zhí)行的各種控制手段，主要包括位置控制、速度控制、加速度控制等幾種控制類型。對于防疫機(jī)器人來講，定位導(dǎo)航和運動協(xié)調(diào)控制是兩項運動控制方面最重要的任務(wù)。人機(jī)交互是指借助計算機(jī)外接硬件設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機(jī)對話的技術(shù)。在人機(jī)交互中，人通過輸入設(shè)備給機(jī)器輸入相關(guān)信號，包括語音、文本、圖像、觸控等的一種或多種模式，機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備給人提供反饋信號。 在防疫機(jī)器人中，人機(jī)交互技術(shù)主要應(yīng)用于智能對話、移動跟隨、人員引導(dǎo)、身份識別、咨詢問診等場景中。

機(jī)器人如何在防疫工作中發(fā)揮作用

新冠疫情再次凸顯了技術(shù)在應(yīng)對傳染病中的核心作用。尤其是新型機(jī)器人技術(shù)包括臨床護(hù)理，公共安全，實驗室與供應(yīng)鏈自動化，院外護(hù)理，生活質(zhì)量、工作和教育的連續(xù)性。下面分塊介紹機(jī)器人在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

臨床護(hù)理

在新冠肺炎疫情期間，由于湖北各地疫情呈爆發(fā)式發(fā)展，當(dāng)?shù)蒯t(yī)療資源出現(xiàn)明顯短缺。醫(yī)護(hù)人員承受著巨大的工作壓力和心理壓力。種種因素影響下，醫(yī)護(hù)人員的工作效率也受到影響。在此情況下我們要考慮到的一個重要問題就是，抗疫第一線能否通過使用智能機(jī)器人減輕醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。

疫情期間最重要的防疫措施之一就是要對人群進(jìn)行體溫檢測。AI智能測溫能夠在獨立的情況下，或人工輕微的配合下，完成3-5人/批次的面部溫度快速檢測。對體溫超出一定闕值的人員，系統(tǒng)將以秒級發(fā)出警報，并提供人臉圖像信息，幫助工作人員采取及時有效的措施。AI智能測溫的關(guān)鍵在于紅外測溫，紅外測溫快速直觀，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時非接觸式測溫。

在治療過程中，醫(yī)護(hù)人員協(xié)助機(jī)器人進(jìn)行檢查、給病人提供藥物，無需進(jìn)入隔離病房，能夠更好地減少被傳染的風(fēng)險。醫(yī)療防疫機(jī)器人可從源頭切斷傳染源與醫(yī)護(hù)人員接觸，避免交叉感染。

公共安全

機(jī)器人在準(zhǔn)備充分的條件下，抗疫行動會快速高效：

首先，醫(yī)院的高風(fēng)險區(qū)域應(yīng)該長時間使用機(jī)器人，預(yù)防院內(nèi)感染，機(jī)器人在此處可以提供配發(fā)餐食和處方，提供遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。

隨著人與人之間的傳染，疫情范圍擴(kuò)大，快速部署機(jī)器人可立即加強(qiáng)臨床治療能力，避免患者直接接觸，在此階段，機(jī)器人的主要任務(wù)是保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和弱勢群體，助力快速測試，實現(xiàn)機(jī)器人與醫(yī)療人員遠(yuǎn)程配合。

當(dāng)疫情全方位爆發(fā)，公共衛(wèi)生和安全機(jī)構(gòu)可以部署機(jī)器人對大型公共場所進(jìn)行檢疫和消毒。由于一定數(shù)量的人口被隔離，用于食品運輸和基本醫(yī)療用品運輸、遠(yuǎn)程醫(yī)療問診的機(jī)器人必不可少。封城會給當(dāng)?shù)睾腿虻慕?jīng)濟(jì)、教育、社會生活和人民健康帶來巨大壓力。在此階段，除了需要保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和弱勢群體之外，醫(yī)療機(jī)器人還可以緩解因醫(yī)療需求激增而產(chǎn)生的壓力，幫助維持工作、教育和日常生活的連續(xù)性。

公共消毒

在公共區(qū)域消毒是疫情期間的重中之重，一些智能洗地、消毒的機(jī)器人也加入了防疫大軍，在機(jī)場、火車站等地區(qū)，通過自動駕駛完成消毒清潔作業(yè)，避免人群密集場所的聚集和接觸。消毒工作對于人們而言具有高風(fēng)險，這時，消毒機(jī)器人可作為一線工作者，沖鋒在前，替代人工完成這項艱巨的任務(wù)。消毒機(jī)器人可以輕易進(jìn)入病毒重度污染的區(qū)域，對地面和空氣進(jìn)行消毒，使用消毒機(jī)器人還能間接降低防護(hù)服及其配套防護(hù)品的消耗量，降低采購難度及復(fù)雜性。

實驗室與供應(yīng)鏈自動化

疫情確實在很大程度上推進(jìn)了科技發(fā)展，并且許多崗位可能面臨永久性的被機(jī)器人替代的趨勢。例如，口罩的生產(chǎn)，有了機(jī)器人參與供應(yīng)鏈，通過自動執(zhí)行并優(yōu)化運輸管理，可使準(zhǔn)時交貨率顯著提高。生產(chǎn)線同時需要了解上游下游的生產(chǎn)模式以及運作流程，機(jī)器人可以實現(xiàn)自動的各生產(chǎn)線的相互協(xié)調(diào)。通過一系列先進(jìn)算法進(jìn)行了建模，例如，疫情患者人數(shù)，醫(yī)生人數(shù)，以及中國總體對口罩的需求量。并且，智能機(jī)器人可以預(yù)測生產(chǎn)的頻率，使得生產(chǎn)不但高效，并且不浪費，有滿足市場需求。

院外護(hù)理，生活質(zhì)量、工作和教育的連續(xù)性：

配送機(jī)器人應(yīng)用于多個細(xì)分場景。專注于某個場景的優(yōu)勢是能夠較快地落地產(chǎn)品并構(gòu)建在該場景中的壁壘，劣勢則是行業(yè)天花板較低，可能出現(xiàn)增長瓶頸。配送機(jī)器人目前主要應(yīng)用于：

● 酒店：用于替代服務(wù)生為客房配送物品的機(jī)器人。
● 寫字樓：用于配送快遞、外賣、文件等物品的機(jī)器人，主要針對一線城市。
● 醫(yī)用配送：用于配送藥品、檢驗樣本、醫(yī)療器械等物品的機(jī)器人。
● 餐廳：用以配送餐飲食物的機(jī)器人。

機(jī)器人在疫情不同階段的主要作用

臨床護(hù)理

i. 機(jī)器人可以幫助采集生物樣本：用于執(zhí)行插管或取拭子的機(jī)器人咽拭子機(jī)器人。
呼吸道拭子核酸檢測作為新型冠狀病毒核酸檢測重要的確診標(biāo)準(zhǔn)之一，疫情期間用于給患者以及疑似患者的檢查，民眾的排查，因此需要大規(guī)模的醫(yī)生去完成這項任務(wù)。

機(jī)器人可以更高效地完成這項任務(wù)，咽拭子機(jī)器人具有以下優(yōu)點：
(1) 采集簡便：咽拭子智能機(jī)器防止了醫(yī)護(hù)人員與患者的交叉感染以及對檢查結(jié)果的影響，機(jī)器人統(tǒng)一了采集的方式，勢必能更加規(guī)范采樣操作，獲得更高質(zhì)量的標(biāo)本，機(jī)器人咽拭子采樣也可以達(dá)到較高的質(zhì)量且受試者無不良反應(yīng)。

(2) 降低假陰性。由于醫(yī)務(wù)人員在采集咽拭子標(biāo)本時直面患者口腔，擔(dān)心患者飛沫和氣溶膠會傳播擴(kuò)散病毒，容易在采集咽拭子時操作粗糙、或者取樣時間較短，導(dǎo)致咽拭子假陰性。

ii. 遠(yuǎn)程診療：現(xiàn)場即時診斷、重癥監(jiān)護(hù)病房和外科手術(shù)的遙控機(jī)器人。
疫情期間，機(jī)器人可以發(fā)揮重要作用的領(lǐng)域之一是外科手術(shù)。具體來說，在新冠病毒流行期間，醫(yī)療系統(tǒng)的壓力有著顯著的上升，尤其是對手術(shù)設(shè)施的壓力。新冠病毒患者突然且大量地涌入，要求醫(yī)院優(yōu)先考慮給新冠患者使用治療手段、手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)病床，從而導(dǎo)致受影響地區(qū)的醫(yī)院面臨暫停選擇性手術(shù)的情形。另一方面，在新冠病毒流行期間所進(jìn)行的所有外科手術(shù)，若碰到病人疑似或確診新冠病毒的情況，那么應(yīng)當(dāng)被視作是高風(fēng)險的，且操作手術(shù)的團(tuán)隊需要具備最高程度的保護(hù)措施。

例如：機(jī)器人輔助手術(shù)，有可能減少嚴(yán)重并且需要接受復(fù)雜腫瘤手術(shù)患者的住院時間，從而為COVID-19患者騰出空間。以腹腔鏡手術(shù)（一種新發(fā)展起來的微創(chuàng)方法）為例，不論是與開放或傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)相比，機(jī)器人輔助手術(shù)都不僅可以減少對手術(shù)區(qū)域氣體以及環(huán)境的污染，而且還可能減少直接接觸病人的醫(yī)務(wù)人員的數(shù)量。

院外護(hù)理

對于患者生活質(zhì)量，工作和教育的連續(xù)性方面，公共衛(wèi)生和安全機(jī)構(gòu)可以部署機(jī)器人對大型公共場所進(jìn)行檢疫和消毒。由于封城或者人口被隔離，用于物流、食品和基本醫(yī)療用品運輸、遠(yuǎn)程醫(yī)療的機(jī)器人必不可少。例如，公園里的巡邏機(jī)器人，充當(dāng)著巡邏大使，測試人們的安全距離是否達(dá)標(biāo)。飲食護(hù)理機(jī)器人進(jìn)行患者的院外喂食輔助。封城會給當(dāng)?shù)睾腿虻慕?jīng)濟(jì)、教育、社會生活和人民健康帶來巨大壓力。在此階段，除了需要保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和弱勢群體之外，醫(yī)療機(jī)器人還可以緩解因醫(yī)療支持需求激增而產(chǎn)生的壓力，幫助維持工作、教育和日常生活的連續(xù)性。

機(jī)器人發(fā)展的不足及挑戰(zhàn)

醫(yī)療機(jī)器人未來技術(shù)發(fā)展趨勢是要找準(zhǔn)核心、加強(qiáng)技術(shù)。我們在本段文章探討一下機(jī)器人技術(shù)的挑戰(zhàn)及短板。

機(jī)器人的技術(shù)成熟度是一個重大挑戰(zhàn)，因為如果機(jī)器人產(chǎn)生故障，人工成本會隱形的增加，生產(chǎn)線也會受到影響，同時負(fù)面的用戶體驗會讓技術(shù)創(chuàng)新舉步維艱。目前人工智能機(jī)器人還是存在一些其他薄弱環(huán)節(jié)，包括數(shù)據(jù)積累不足、產(chǎn)品魚龍混雜，質(zhì)量參差不齊、獨立性（全自動智能化）尚有較大提升空間，目前，機(jī)器人的思維還是處于被動學(xué)習(xí)中，不能像人類一樣有主動思考的能力和情感。并且，想要取得好的機(jī)器人服務(wù)，與大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)是分不開的，因此，現(xiàn)階段，機(jī)器人對復(fù)雜場景的處理還有待提高。

新一代機(jī)器人需要與終端用戶進(jìn)行更好的交互也是要大力發(fā)展的一項技術(shù)。更高級的傳感器技術(shù)將使機(jī)器人能夠安全地與物體、人和其他機(jī)器人互動。達(dá)到這一效果也要求機(jī)器人具有更高的靈活部署的能力。

機(jī)器人的更加靈活，精準(zhǔn)是建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，提到了數(shù)據(jù)就難免涉及到隱私，尤其是在疫情期間工作的機(jī)器人會涉及患者的身份，病情等各方面的隱私，因此，考慮潛在的倫理和法律問題至關(guān)重要，包括隱私權(quán)、所有權(quán)、數(shù)據(jù)處理等等。

機(jī)器人的發(fā)展和普及是與經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)的。例如，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報道，酒店場景下的初始客戶主要為高檔酒店，假設(shè)全國每一家五星級酒店均配備2臺送餐機(jī)器人，按照平均每臺10萬元的價格計算，酒店服務(wù)場景下，防疫機(jī)器人的市場空間約為1.7億元。

總結(jié)

本篇文章我們介紹了抗擊疫情機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，機(jī)器人如何在防疫工作中發(fā)揮作用，在疫情不同階段的主要作用，以及機(jī)器人發(fā)展的不足和挑戰(zhàn)。

盡管機(jī)器人發(fā)展要面臨的挑戰(zhàn)很多，科學(xué)家要走的路還很長，但是不得不承認(rèn)這是值得投入的工程。我們無法預(yù)測未來是不是還會發(fā)生與此次疫情類似的戰(zhàn)爭，能做到的就是借助科技，設(shè)好防線，以后，人類將從容面對一切挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷