抗疫機器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

機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，單憑人力是很難應對的。于是，機器人大展身手。

例如：對話機器人，通過語音識別、自然語義理解等人工智能技術(shù)，機器人可以針對疫情問題、就醫(yī)注意、防護措施進行回答。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險。甚至推出了專門的機器人進行對市民的電話語音溝通，可進行外來人口排查、健康監(jiān)測和防護建議，并針對重點人群的疫情信息進行記錄和定期跟蹤，同時可為疫情防控一線人員推送疫情防控知識和培訓信息。因為5G的發(fā)展，機器人可以實現(xiàn)實時的大數(shù)據(jù)處理，如5G云端醫(yī)護助理機器人、5G云端消毒清潔機器人、5G云端送藥服務機器人和5G測溫巡查機器人，可承擔遠程看護、測量體溫、消毒、清潔和送藥等工作。機器人算得上全面發(fā)展，是人類的得力助手。本篇文章將在以下幾個方面講解疫情機器人的發(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)在機器人發(fā)展的不足及挑戰(zhàn)。

抗擊疫情機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

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

目前在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)投入應用的機器人有：

1、醫(yī)療輔助機器人：應用于重癥監(jiān)護領(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。

2、警用機器人：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、機場、車站、社區(qū)等重點防護地區(qū)，警用機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。

3、工業(yè)機器人：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)，機器人組成的口罩生產(chǎn)線再次發(fā)揮巨大作用。

4、服務機器人：用于清掃和消毒，物流機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)濟遭受了重大打擊，而無接觸的線上經(jīng)濟，微商，電商，直播帶貨則迅速發(fā)展。也算是某種程度上促進了經(jīng)濟的發(fā)展。

抗擊疫情機器人的發(fā)展趨勢

機器人總體來說還處于初期階段，可以應用于生產(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，它與機器人的獨立自主性的提高息息相關(guān)。

1、環(huán)境感知技術(shù)

機器人一旦失去感知能力，將無法完成具體的工作和任務。機器人的感知功能通常需要各類傳感器來實現(xiàn)。機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。

2、運動控制

涉及到機器人為完成各種任務和動作，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。對于防疫機器人來講，定位導航和運動協(xié)調(diào)控制是兩項運動控制方面最重要的任務。人機交互是指借助計算機外接硬件設備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術(shù)。

在人機交互中，人通過輸入設備給機器輸入相關(guān)信號，包括語音、文本、圖像、觸控等的一種或多種模式，機器通過輸出或顯示設備給人提供反饋信號。在防疫機器人中，人機交互技術(shù)主要應用于智能對話、移動跟隨、人員引導、身份識別、咨詢問診等場景中。

機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)在應對傳染病中的核心作用。尤其是新型機器人技術(shù)包括臨床護理，公共安全，實驗室與供應鏈自動化，院外護理，生活質(zhì)量、工作和教育的連續(xù)性。下面分塊介紹機器人在各個領(lǐng)域的應用。

臨床護理

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?shù)蒯t(yī)療資源出現(xiàn)明顯短缺。醫(yī)護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器人減輕醫(yī)護人員的負擔。

疫情期間最重要的防疫措施之一就是要對人群進行體溫檢測。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)護人員協(xié)助機器人進行檢查、給病人提供藥物，無需進入隔離病房，能夠更好地減少被傳染的風險。醫(yī)療防疫機器人可從源頭切斷傳染源與醫(yī)護人員接觸，避免交叉感染。

公共安全

機器人在準備充分的條件下，抗疫行動會快速高效：首先，醫(yī)院的高風險區(qū)域應該長時間使用機器人，預防院內(nèi)感染，機器人在此處可以提供配發(fā)餐食和處方，提供遠程醫(yī)療服務。

隨著人與人之間的傳染，疫情范圍擴大，快速部署機器人可立即加強臨床治療能力，避免患者直接接觸，在此階段，機器人的主要任務是保護醫(yī)護人員和弱勢群體，助力快速測試，實現(xiàn)機器人與醫(yī)療人員遠程配合。

當疫情全方位爆發(fā)，公共衛(wèi)生和安全機構(gòu)可以部署機器人對大型公共場所進行檢疫和消毒。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、遠程醫(yī)療問診的機器人必不可少。封城會給當?shù)睾腿虻慕?jīng)濟、教育、社會生活和人民健康帶來巨大壓力。在此階段，除了需要保護醫(yī)護人員和弱勢群體之外，醫(yī)療機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、消毒的機器人也加入了防疫大軍，在機場、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險，這時，消毒機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。消毒機器人可以輕易進入病毒重度污染的區(qū)域，對地面和空氣進行消毒，使用消毒機器人還能間接降低防護服及其配套防護品的消耗量，降低采購難度及復雜性。

實驗室與供應鏈自動化

疫情確實在很大程度上推進了科技發(fā)展，并且許多崗位可能面臨永久性的被機器人替代的趨勢。例如，口罩的生產(chǎn)，有了機器人參與供應鏈，通過自動執(zhí)行并優(yōu)化運輸管理，可使準時交貨率顯著提高。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)。通過一系列先進算法進行了建模，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，智能機器人可以預測生產(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。

院外護理，生活質(zhì)量、工作和教育的連續(xù)性

配送機器人應用于多個細分場景。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。配送機器人目前主要應用于：

• 酒店：用于替代服務生為客房配送物品的機器人。寫字樓：用于配送快遞、外賣、文件等物品的機器人，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)療器械等物品的機器人。餐廳：用以配送餐飲食物的機器人。

機器人在疫情不同階段的主要作用

臨床護理

1）機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器人咽拭子機器人。

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準之一，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。

機器人可以更高效地完成這項任務，咽拭子機器人具有以下優(yōu)點：

• 采集簡便：咽拭子智能機器防止了醫(yī)護人員與患者的交叉感染以及對檢查結(jié)果的影響，機器人統(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)量的標本，機器人咽拭子采樣也可以達到較高的質(zhì)量且受試者無不良反應。

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

2）遠程診療：現(xiàn)場即時診斷、重癥監(jiān)護病房和外科手術(shù)的遙控機器人。

疫情期間，機器人可以發(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)護病床，從而導致受影響地區(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，那么應當被視作是高風險的，且操作手術(shù)的團隊需要具備最高程度的保護措施。

例如：機器人輔助手術(shù)，有可能減少嚴重并且需要接受復雜腫瘤手術(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)務人員的數(shù)量。

院外護理

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)生和安全機構(gòu)可以部署機器人對大型公共場所進行檢疫和消毒。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、遠程醫(yī)療的機器人必不可少。例如，公園里的巡邏機器人，充當著巡邏大使，測試人們的安全距離是否達標。飲食護理機器人進行患者的院外喂食輔助。封城會給當?shù)睾腿虻慕?jīng)濟、教育、社會生活和人民健康帶來巨大壓力。在此階段，除了需要保護醫(yī)護人員和弱勢群體之外，醫(yī)療機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。

機器人發(fā)展的不足及挑戰(zhàn)

醫(yī)療機器人未來技術(shù)發(fā)展趨勢是要找準核心、加強技術(shù)。我們在本段文章探討一下機器人技術(shù)的挑戰(zhàn)及短板。機器人的技術(shù)成熟度是一個重大挑戰(zhàn)，因為如果機器人產(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，機器人的思維還是處于被動學習中，不能像人類一樣有主動思考的能力和情感。并且，想要取得好的機器人服務，與大量復雜的數(shù)據(jù)是分不開的，因此，現(xiàn)階段，機器人對復雜場景的處理還有待提高。新一代機器人需要與終端用戶進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)將使機器人能夠安全地與物體、人和其他機器人互動。達到這一效果也要求機器人具有更高的靈活部署的能力。機器人的更加靈活，精準是建立在數(shù)據(jù)的基礎上的，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。

機器人的發(fā)展和普及是與經(jīng)濟息息相關(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，假設全國每一家五星級酒店均配備2臺送餐機器人，按照平均每臺10萬元的價格計算，酒店服務場景下，防疫機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器人的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，機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，以及機器人發(fā)展的不足和挑戰(zhàn)。

盡管機器人發(fā)展要面臨的挑戰(zhàn)很多，科學家要走的路還很長，但是不得不承認這是值得投入的工程。我們無法預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，設好防線，以后，人類將從容面對一切挑戰(zhàn)。

參考：

• 防疫前線的鋼鐵戰(zhàn)士2020年中國防疫機器人發(fā)展報告疫情期間機器人發(fā)揮了怎樣的作用-電子發(fā)燒友網(wǎng)“智服”疫情AI機器人在行動-新華網(wǎng)【圖集】讓機器人上“前線”：疫情下的機器人能發(fā)揮怎樣的作用？新冠疫情阻擊戰(zhàn)中智能機器人的具體運用,醫(yī)學工程論文報告精讀| 人工智能藍皮書：中國醫(yī)療人工智能發(fā)展報告（2020）