Top 13 инноваций в сфере медицинской робототехники | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств

Начало пути шагающих роботов

В настоящее время активно принимаются на вооружение различные роботизированные системы, и, кроме того, начинает формироваться новое поколение систем, способных пройти там, где может пройти человек. Впрочем, многое еще должно быть сделано, прежде чем их можно будет увидеть рядом с собой на ТВД.

Наземные и воздушные беспилотные системы представляют собой важный инструмент для современных военных, их применение уже стало нормой, а не исключением. Конфликты в Ираке и Афганистане привели к их экспоненциальному росту, миллиарды долларов были потрачены на разработку и закупку подобных систем.

В то время как системы, подобные БПЛА Reaper, привлекают к себе очень большой интерес, работа их наземных аналогов также заслуживает всяческих похвал. Вследствие того, что самодельные взрывные устройства (СВУ) представляют собой наибольшую угрозу для сил, развернутых в Афганистане, «трудолюбивые» автоматические наземные аппараты (АНА) оказались в центре внимания. Эти системы ежедневно участвуют в так называемых «глупых, грязных и опасных» задачах, а при выполнении своих обязанностей они часто получают повреждения, порой «летальные». Несмотря на огромные суммы денег, инвестируемые в роботизированные системы, их сфера деятельности до сих пор ограничена задачами обезвреживания взрывоопасных предметов, что, исходя из оперативных потребностей, является совершенно обоснованным. Впрочем, в настоящее время функциональность АНА начинает расширяться, они всё чаще выполняют разведывательные задачи и даже задачи материально-технического снабжения.

Появились возможности расширения сферы применения роботизированных систем и не только в военном секторе. Прогресс в роботизированных системах может привести к созданию систем, которые способны работать вместе и взаимодействовать с человеком на физическом или социальном и когнитивном уровне. Они также по большей части смогут выполнять задачи для людей или вместе с ними в промышленной среде, например, на заводах. Военные наземные роботизированные системы, имея множество потенциальных задач, могли бы стать лучшим другом каждого солдата, например, могли бы носить его снаряжение, вести передовое наблюдение и даже эвакуировать его с поля боя. Однако, остается одна большая проблема: нынешние системы, несмотря на их обилие, не могут пройти там, где может пройти солдат. Многие АНА имеют высокую степень подвижности, но их колесные и гусеничные конфигурации ограничивают их применение. Чтобы роботы смогли стать полезными на все сто процентов, им необходимо научиться ходить. «Шагание» должно стать единственным видом локомоции (совокупность согласованных движений, посредством которых робот перемещается в пространстве), ну, или хотя бы частью возможностей гибридной конструкции.

По большей части инвестиции в шагающие системы были минимальными, мощные оборонные предприятия едва коснулись этой области, здесь «правят бал» специализированные компании, университеты и исследовательские институты. В то время как этим системам, по большой части, было уделено мало внимания, возможности роботов, которые могут работать бок о бок с человеком или вместо него, не остались незамеченными. И такие мероприятия как DRC (DARPA Robotics Challenge — практические испытания роботизированных систем по программе Управления перспективных исследований и разработок министерства обороны США) обеспечивают действенную поддержку этим технологиям.

Шагающие роботы имеют много преимуществ: они хорошо подходят для пересеченной местности, могут подниматься по ступеням, преодолевать рвы и работать там, где не могут колеса и гусеницы. Это комплексные инженерные задачи, и для использования преимуществ роботов в сферах гражданского и военного применения необходимы значительные ресурсы.

Одной из первых задач, которую военные рассматривают для шагающих систем, является логистика. В Афганистане, в частности, вследствие неблагоприятных условий окружающей среды и агрессивных действий повстанцев могут быть значительные проблемы с мобильностью, что способно негативно сказаться на традиционном материально-техническом снабжении, осуществляемым наземными или воздушными платформами. Развернутый личный состав также переносит на себе всё более тяжелые грузы, поскольку объем снаряжения, который он задействует в процессе несения службы, постоянно и стремительно растет.

Шагающая система поддержки отделения Legged Squad Support System

С этой целью корпус морской пехоты и армия США некоторое время назад изучили возможность переделки небольших пилотируемых транспортных средств в автоматические системы; армия с заметным успехом испытала уже систему поддержки отделения SMSS (Squad Mission Support System) от Lockheed Martin в Афганистане. Впрочем, основное беспокойство вызывает неспособность SMSS и других подобных транспортных средств передвигаться там, где могут передвигаться солдаты и пехотинцы, которым они должны содействовать. Солдатская выкладка в Афганистане превратилась в такую серьезную проблему, что на службу были призваны мулы с целью поддержки войск, несущих службу на труднопроходимой местности. Но такой подход представляет собой лишь временную меру.

Для решения этой проблемы морская пехота работает в настоящее время с DARPA над шагающей системой поддержки отделения LS3 (Legged Squad Support System). Целью этих работ является объединение мобильности и логистических возможностей в системе, которая могла бы перемещать 400 фунтов (181 кг) снаряжения на расстояние более чем 32 км без необходимости вмешательства в течение 24 часов, а также могла бы поддерживать темп с подразделением, которому она придана.

Четырехногий робот LS3 стал развитием системы BigDog, которая также была создана компанией Boston Dynamics. Последние полевые испытания робота были проведены в декабре 2020 года в Вирджинии; двухнедельные работы проводились в сотрудничестве с лабораторией ведения боевых действий корпуса морской пехоты. Ноги LS3 имеют гидравлические приводы с сенсорами для распределения усилий и позиционирования всех шарниров. Система может бегать и поддерживать равновесие на рыхлой, скользкой и неровной почве, а также подниматься при потере равновесия.

Во время испытаний были продемонстрированы пять возможностей системы: 1) голосовые команды; 2) ночные операции; 3) приказы «иди»; 4) восприятие окружающей обстановки; 5) интеллектуальная постановка ног.

Руководитель программы LS3, лейтенант-полковник Джозеф Хит, определил эксплуатационную надежность и восприятие платформы в качестве основных задач, которые предстоит решить для этой системы. В то время как первая представляет собой инженерную задачу, вторая потребует совершенствования когнитивных возможностей системы. Эта проблема робототехники решается уже не столь легко, и ей необходимо уделить очень много внимания.

Если роботизированные системы, шагающие или иного типа, должны работать в реальной обстановке, их осведомленность об окружающем пространстве, в котором они развернуты, станет ключевым условием их эффективности.

Целью программы LS3 является функционирование системы без повышения когнитивной нагрузки на пехотинцев. Чтобы добиться этого, когнитивная нагрузка должна быть возложена на саму систему.

«Если вы хотите, чтобы транспортное средство было дистанционно управляемым или просто следовало бы за оператором, я полагаю, программное обеспечение в этом случае — не проблема. Если же вы хотите, чтобы оно двигалось само по себе и шагало через лес без персонального контроля, тогда внезапно вы оказываетесь на совершенно другом уровне сложности», — пояснил профессор Грегори Дудек, директор школы компьютерных наук и бывший директор центра интеллектуальных машин.

«У нас есть шагающий аппарат, он может изучить и запомнить, на что похожа данная местность, и поэтому, если робот встречает такую же местность снова, ему не нужно много времени, чтобы понять, он уже выучил свойства подобной местности. Это выполнимо, но это может быть трудно… Наземная окружающая обстановка является, быть может, самой сложной: много препятствий, много переменных и много взаимодействий. И шагающие системы из-за своей универсальности также имеют больше различных типов отказа, они могут спотыкаться, падать, пнуть что-нибудь, но они раздвигают границы того, что мы можем делать. Я думаю, что шагающие системы относятся к очень сложным устройствам, но, как уже сказано, проблема самой шагающей мобильности — куда поставить свою ногу — даже в такой сложной системе, как LS3, решена довольно неплохо».

Видео шагающей системы поддержки отделения Legged Squad Support System (с моими субтитрами)

Профессор Дудек считает, что главной задачей является обеспечение систем способностью воспринимать на дистанции: «Например, попробовать оценить на некотором расстоянии, заранее, свои возможности в преодолении груды строительного мусора, перед тем как вы ступите на нее. Я полагаю, в этом направлении предстоит еще много работы. Вопрос не только в том, может или не может робот идти куда-то, но как быстро он это может; будет важно иметь способность прогнозировать выполнение задачи в различных сценариях. Если вы не можете спрогнозировать выполнение своей задачи, тогда очень трудно выбрать последовательность действий».

Для того, чтобы улучшить процесс восприятия роботов и позволить им действовать самостоятельно, важно наделить их способностями к обучению. Несмотря на то, что сенсоры могут обеспечить ситуативную и физическую информированность, только посредством обучения роботы могут узнать, как лучше всего взаимодействовать со своим внешним окружением.

«Некогнитивные роботы глупы, поскольку они делают одни и те же ошибки снова и снова», — пояснил профессор Питер Джонкер из института робототехники Дельфтского университета, специализирующегося скорее на инжиниринге и взаимодействии робот/человек, чем на оборонных приложениях. Когнитивные системы учатся распознавать и получать информацию об объектах и их свойствах. Прогресс в восприятии и обучении робота отчасти обязан способности создавать большие справочные таблицы, они формируются из когнитивных зависимостей между входными и выходными данными; это стало возможным благодаря совершенствованию обработки данных и увеличению объема памяти на борту роботов. «Еще 10 или 15 лет назад мы не имели такой огромной памяти… а теперь у нас есть гигабайты памяти, поэтому мы можем хранить всё в справочных таблицах и это работает. По всей видимости, это похоже на работу мозга и система понятий и взглядов здесь точно такая же», — пояснил Джонкер. Кроме того, немаловажную роль здесь сыграло и наращивание вычислительных мощностей.

Применение роботов в реальном мире

Испытания в рамках DRC находится на передовых позициях в сфере разработки функциональных роботов имеющих применение в реальном мире, в данном случае — это оказание помощи в районах бедствия. Они соединяют вместе вопросы восприятия, мобильности и полезности, они отличаются несколькими уникальными особенностями, связанными с человеком. Одно из них — внешние условия, в которых роботы должны работать. DARPA признало, что бедствия и катастрофы происходят по большей части в окружающей среде, спроектированной для использования человеком, она не беспорядочна и структурирована.

Смотрите про коптеры:  Радиоуправляемые самолёты для начинающих

В настоящее время задания, предусмотренные этими испытаниями (соревнованиями), включают: вождение универсального транспортного средства; движение своим ходом через нагромождение камней; удаление строительного мусора с дверного проема; открывание двери и вход в здание; восхождение по приставной лестнице и затем дальнейшее движение по зданию; использование инструментов для прохода через бетонную панель; определение и закрытие задвижки вблизи протекающей трубы; и замена компонентов, например, водяного насоса.

DARPA публично не предоставила информацию об уровне автономности, которую должны иметь роботы, но озвучило в начале соревнований, что задачи будут поставлены таким образом, чтобы подчеркнуть важность автономности роботов на уровне комплексного задания, например, роботу будет дана команда самостоятельно открыть дверь вместо пошаговых инструкций и тщательного контроля. DARPA также будет менять качество каналов связи во время испытаний и постепенно снижать его, чтобы посмотреть, как роботы будут справляться со своими задачами в таких условиях.

Профессор Дудек сказал, что уровень автономности роботизированных систем всегда является спорным вопросом. «Разговоры о том, сколько автономности будет в этих системах, я нахожу пустыми. Если вы хотите, чтобы они изначально работали хорошо и подходили вам, не надо, чтобы они были слишком автономными… Некоторые технологии хорошо понятны и хорошо работают, но я считаю, это плохая идея — сделать их автономными в ближайшем будущем… просто потому, что при возникновении проблемы возникает вопрос: кто возьмет на себя ответственность?»

Видеопрезентация робота THOR командой Virginia Tech

Гуманоидные системы

Хотя проектом DRC не оговаривается конфигурация участвующих в нем роботов, но несколько команд представили двуногие гуманоидные модели. То же самое относится и к предоставленным правительством системам.

Вопрос, какую форму должны принять шагающие роботы, горячо обсуждается, тогда как ответы, очевидно, зависят от роли системы. Появилось множество идей касательно применения гуманоидных моделей. «Это противоречивый вопрос», — пояснил Дудек. По его словам, «если вы опросите 10 специалистов по роботам, вы получите три или четыре разных ответа, и до некоторой степени эти ответы предсказуемы, исходя из географического положения человека… Существует четкое разделение между Японией в пользу гуманоидных проектов и Западной Европой, США и Канадой. Мое собственное мнение состоит в том, что человекоподобная двуногая локомоция — это не то, что нам нужно прямо сейчас».

Гуманоидные конструкции имеют два ключевых преимущества: одно из них состоит в том, что их форма позволяет им хорошо вписываться для работы в среду созданную для людей; второе заключается в том, что люди с большей вероятностью могут принять гуманоидных роботов. Доктор Хайке Валлери, специалист по биомеханическому инжинирингу в Дельфтском университете, пояснила: «Кинематика и органы управления человека развивались совместно, была найдена оптимальная модель, в том числе и с энергетической точки зрения… Поэтому, если мы делаем роботов с подобными свойствами, тогда, вполне вероятно, они будут вести себя так же, как люди».

Несколько команд, соревнующихся в DRC, представили проекты, которые несколько отходят от гуманоидной концепции.

В начале 2020 года команда из национального робототехнического инженерного центра Университета Карнеги-Меллона (CMU) озвучила подробности о своем участнике. Высокоинтеллектуальная мобильная платформа этого университета, созданная командой под названием Tartan Rescue, получила обозначение CHIMP (CMU Highly Intelligent Mobile Platform). Она представляет собой робота размером с человека, который скорее передвигается на резиновых гусеницах, встроенных в каждую из его четырех конечностей, а не ходит подобно человеку.

Логическое обоснование для такого подхода по обеспечению мобильности заключается в том, что движение на гусеницах предлагает большую скорость и оно проще, чем разработка шагающего решения. При необходимости CHIMP может также двигаться на гусеницах двух конечностей, например, когда необходимо использовать две другие конечности для выполнения трудных и сложных задач.

По словам руководителя команды Tartan Rescue Тони Стентса, по всей видимости, задания DRC скорее «заточены» под характеристики мобильных гуманоидных роботов, но в этом случае повышается сложность, энергопотребление и требуется больше вычислительных ресурсов.

CHIMP способен захватывать и контролировать объекты своими четырьмя манипуляторами на конце каждой конечности. Он также имеет практически человеческую силу и ловкость.

CHIMP использует бортовые сенсоры для построения 3D модели окружающего мира с наложенными текстурами, которые обеспечивают ситуационную осведомленность и позволяют ему сохранять равновесие. Такая же модель предоставляется оператору для визуализации местоположения и ориентации робота.

Команда разработчиков указывает на управляемые сочленения робота CHIMP, разработанные национальным робототехническим инженерным центром, как на ключевые элементы, которые позволят выполнять различные задания в рамках DRC. Например, три сочленения в каждой конечности позволяют роботу иметь человекоподобный захват. К другим основным особенностям относятся «воспринимающая» голова и сенсоры шарниров, которые обеспечивают обратную связь с системой и позволяют роботу двигаться, держать предметы, убирать мусор и строительные отходы безопасным способом.

«Лично я считаю, что это правильное направление», — сказал профессор Дудек и добавил: «Я думаю, с чисто гуманоидными моделями очень сложно достичь эффективности касательно стоимости и надежности, даже несмотря на то, что испытания DARPA во многих отношениях предназначены для того, чтобы подчеркнуть необходимость в гуманоидном роботе. Тот факт, что вы видите людей, не стремящихся создавать гуманоидные модели для соревнования, которое задумано как конкурс гуманоидов, о чем-то говорит. Я считаю, что кто бы ни выиграл соревнования DARPA, он окажет влияние на развитие робототехники психологически, пускай даже и не с оптимальной конструкцией, поскольку ответы на некоторые вопросы будут даны самими итоговыми результатами этого проекта».

Доктор Валлери считает, что гуманоидные типы роботов не получат широкого применения: «Я не думаю, что антропоморфные конструкции получат широкое применение, конечно же, за исключением рук и ног; в перспективе не будет множества работоспособных человекоподобных роботов».

Работы по биомиметическим проектам (подражание биологическим существам) не ограничиваются гуманоидными платформами. Компанией Boston Dynamics и командой из биомиметической лаборатории Массачусетского технологического института разрабатываются роботы, являющиеся дальнейшим развитием проекта Cheetah («Гепард»). Эти системы продемонстрировали способность бегать с приличной скоростью. Робот Cheetah от компании Boston Dynamics удерживает мировой рекорд среди шагающих роботов, достигнув максимальной скорости 28,3 миль/час (45,5 км/ч). Следующее поколение роботов Cheetah, названное Wildcat («Дикая кошка»), сможет работать без привязного кабеля. Недавно начались первые испытания Wildcat, а практические испытания на открытом воздухе намечено провести в конце 2020 года. После того как будут решены все сложные инженерные задачи, системы подобного типа найдут применение в разведке и поисково-спасательных работах.

Видео рекордного забега робота Cheetah

Было разработано множество биомиметических систем, среди них есть конструкции, вдохновленные среди всего прочего тараканами и палочниками. Некоторые роботы обладают способностью взбираться на стены; их многоногие конфигурации позволяют иметь очень высокие уровни подвижности и устойчивости.

Проблема, которая как полагает Дудек, может возникнуть для когнитивных систем, заключается в их сертификации для безопасного использования, поскольку их поведение и возможности меняются в процессе обучения. Из-за строгих требований, устанавливаемых Пентагоном, еще большие трудности будут испытывать системы для военных. «Военные системы склонны раздвигать границы своей автономности, но при этом возрастает и цена неудачи».

Энергопотребление представляет, возможно, самую большую и сложную задачу для проектировщиков шагающих систем. Их сложные конструкции с гидравлическими и электрическими сервоприводами потребляют большое количество энергии, а текущие энергетические технологии не могут решить эти потребности. В роботе LS3 эта задача была решена за счет использования традиционного двигателя внутреннего сгорания, но это не подходит для всех систем и необходим значительный рывок в технологии аккумулирования энергии.

«Мы до сих пор имеем очень большие энергетические проблемы. Мы до сих пор имеем проблемы с транспортированием достаточного количества энергии, которое позволило бы системам быть достаточно эффективными и действительно автономными», — пояснил доктор Мартин Виссе, специалист по шагающим системам в Дельфтском технологическом университете. Профессор Дудек полагает, что для решения этой проблемы робототехническая промышленность может с пользой взять разработки из других областей: «Я думаю, что движущий импульс дадут другие отрасли промышленности, поскольку управление энергопитанием мобильных устройств является огромной проблемой во многих областях, например, в электромобилях и переносных электронных устройствах».

Роботы могут получить выгоды и в других отраслях, а не только в энергетической сфере. Ведь необходимые роботам сенсорные системы по большей части разрабатываются где-то еще и в основном соответствуют текущим требованиям.

«Я не вижу сенсорные системы как область, куда могут прийти серьезные революционные исследования. Я полагаю, что получение высокоэффективных лазерных дальномерных сканирующих устройств, небольших и дешевых — вот проблема, в решение которой должно быть вложено много труда. Это должно произойти и многое будет решаться в гражданском секторе», — сказал Дудек, пояснив при этом, что «технологии лазеров и лидаров (лазерных локаторов) стали чрезвычайно популярными, мощность этих устройств увеличилась, но их применение в шагающих системах является головной болью. Сразу повышается стоимость системы, поэтому очень важно добиться создания дешевого надежного лидара, который выдерживал бы толчки и тряску».

Доступная технология

Доктор Виссе отметил доступность одного сенсора, оценив это как важный прорыв: «3D видение развивается, и немалая заслуга в этом сенсора Kinect от Microsoft. Реальный рынок для него гораздо больше, чем рынок роботизированных систем, поэтому нет необходимости разрабатывать что-то подобное в робототехнике».

Виссе напомнил об еще одной разработке, которая пришла из сферы программного обеспечения. Он сказал, что открытая операционная система для роботов Robot Operating System позволила робототехникам написать код, который может интегрировать такие сенсоры как, например, Kinect, с роботами.

С механической точки зрения сложные задачи, по всей видимости, сосредотачиваются на надежности и снижении массы материалов и компонентов.

Смотрите про коптеры:  Радиоуправляемый катер своими руками

«Я полагаю, реальные проблемы в развертывании подобных систем являются в некоторой степени прозаичными, здесь вопрос состоит в том, как обращаться с механическими поломками и сделать систему достаточно надежной, — сказал Дудек. — Робототехника особо нуждается в надежности своих систем, в особенности шагающих роботов. Шагающие системы будут иметь большие вибрации, поэтому все, что вы внедрите в эти системы должно быть устойчивым к тряске… поэтому требования к энергосистемам, аккумуляторам и остальным компонентам повышенные. Это большая проблема».

Роботы одной американской компании демонстрируют, какими функциональными могут быть современные системы. Доктор Виссе заметил: «Системы от Boston Dynamics справляются с инженерными проблемами хорошо. Нам просто нужно, чтобы все компоненты работали слаженно и были надежными — это вопрос денег и хорошего проектирования».

Доктор Валлери отметила важность создания легких роботов в целях общей безопасности. «Есть множество причин сделать роботов легкими; вам нужно меньше энергии и это менее опасно. Если вы делаете гуманоидного робота, скорее всего он будет работать рядом с людьми». Она полагает, что необходима работа по улучшению исполнительных механизмов и что они должны быть легче и более эффективными.

Доктор Виссе считает, что существуют препятствия не только в виде больших технических сложностей. Нынешний подход к развитию роботизированной технологии не приносит большой пользы промышленности, и в этой связи необходимы перемены. «Я думаю, что реальные разработки будут только тогда, если мы найдем сферу применения и найдем большую группу пользователей для нашей технологии и устойчивый бизнес, который платит за постоянное развитие. Я действительно считаю, что нам необходимо взглянуть на то, что мы можем использовать прямо сейчас для того, чтобы улучшить жизнь людей… Я полагаю, мы должны работать в поэтапном пошаговом режиме, мы должны сделать всё для того, чтобы создать и использовать рынки, а не создавать технологические «дорожные карты», где мы сосредоточимся только на развитии технологии. Я не думаю, что путь вперед — это создание более продвинутых гуманоидных роботов в данный отрезок времени, я считаю, что роботизированная технология может стать дешевле за счет повсеместного создания массовых рынков».

История

Опираясь на потребность в автоматизации логистических процессов аптек с больши́м товарооборотом и проходимостью в аптеке, немецкие инженеры разработали робота, позволяющего экономить время на поиск лекарства на складе в пользу консультации покупателя.

На выставке Expopharm в Мюнхене в 1996 году был представлен первый в мире робот-фармацевт для автоматизации выдачи наиболее востребованных медикаментов в аптеке. Позднее подобные системы стали внедряться в госпитальной и аптечной системе США[3].

Выделяют 4 типа роботов для аптек:

  1. автоматический диспенсер (лат. dispensatio — раздача, разделение, распределение, раскладка);
  2. роботизированный склад;
  3. комбинированные решения;
  4. продающие роботы[2]

По экспертной оценке компаний, занимающихся роботизацией аптек в Европе, на 2006 год уже автоматизированы 14 % аптек в Германии , 7 % аптек — во Франции, 3 % аптек — в Испании, 2 % аптек — в Италии.

Для России роботизация аптек — это относительно новое решение. Первый подобный робот марки CONSIS немецкой компании Willach был установлен в московской аптеке «Самсон-Фарма» в 2006 году. Немного позднее роботы той же модели появились в аптеках Республики Беларусь и на Украине[1].

На рынке Казахстана на 2020 год представлены 6 аптечных роботов итальянского производства компании «Tecnilab Group». Первый робот модели «TwinTec»[4] был установлен в 2020 году в столице страны, г. Астана.

Существуют аптечные роботы российского производства для склада[6], а также продающие роботы, в том числе
встраиваемые[7],
позволяющие аптеке функционировать круглосуточно и являющиеся одним из средств автоматизации аптеки
[8]
Такие роботы выполняют все требования по хранению лекарств, обеспечивают ассортимент в тысячи наименований, аудио-видео связь с квалифицированным провизором, могут принимать оплату в любой форме,
распознавать возраст, паспорт, рецепт
[9].

В России использование роботов разрешено в помещениях аптек или лечебных учреждений
[10].
так как фармацевтическая деятельность лицензируется.

Компактноехранение 3500упаковок накаждом м²

Благодаря упорядоченному хранениюупаковок ЛС в каналах наклонных полокробот-фармацевт Consis может вмещатьдо 25000* упаковок. Такой компактныймини-склад экономит площади, позволяя размещать 3500* упаковок накаждом квадратном метре.

https://www.youtube.com/watch?v=CI-KZ-fYuQ0

*При среднем размере упаковок 100х30х60

04.

Литература

  • Иванов А. А.  Основы робототехники. 2-е изд. — М.: ИНФРА-М, 2020. — 223 с. — ISBN 978-5-16-012765-1.
  • Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С.  Системы управления манипуляционных роботов. — М.: Наука, 1978. — 416 с. — (Научные основы робототехники).
  • Попов Е. П., Письменный Г. В.  Основы робототехники: Введение в специальность. — М.: Высшая школа, 1990. — 224 с. — ISBN 5-06-001644-7.
  • Зенкевич С. Л., Ющенко А. С.  Основы управления манипуляционными роботами. 2-е изд. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 480 с. — ISBN 5-7038-2567-9.
  • Воротников С. А.  Информационные устройства робототехнических систем. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. — 384 с. — ISBN 5-7038-2207-6.
  • Квинт В. Л.  Промышленные роботы: классификация, внедрение, эффективность. — Знание, 1978. — 32 с.
  • Александра Демецкая, канд. биол. наук Робототехника — медицине и фармации // Фармацевт-практик, Украина. — 2020. — № 22.09.

Привлечениепокупателей иповышение продаж до 18%

Установленный в рецептурной зоне внепосредственной близости отфармацевтов стильный дизайнаптечного робота и скоростнойманипулятор, выдающий упаковкилекарственных средств одну за одной, вызывает интерес у постоянных покупателей и привлекает новых.

03.

Примечания

  1. 12Шаг в будущее // Фармацевтическое обозрение : журнал. — 2006. — № 11. — С. 26.
  2. 12Чтобы помощь была скорой // Рязанская газета : газета. — 2020. — № 12(69). — С. 6. Архивировано 9 марта 2020 года.
  3. Pharmacy Management and Leadership // Health Care Administration: Planning, implementing, and managing organized delivery systems. — US: Jones & Bartlett Learning, 2004. — С. 720. — ISBN 0763731447.
  4. TECNILAB1970.Tecnilab TwinTec. Pharmacy stock automation and dispensing systems.mpg (неопр.) (24 февраля 2020). Дата обращения: 14 апреля 2020.
  5. ASTER Lab Solutions (неопр.) (недоступная ссылка). www.asterlab.kz. Дата обращения: 14 апреля 2020.Архивировано 15 апреля 2020 года.
  6. Infotechnica.Робот 3 поколения (неопр.) (14 апреля 2020). Дата обращения: 2020-03-0914.
  7. Infotechnica.Аптечный робот (неопр.) (1 октября 2020). Дата обращения: 2020-03-0914.
  8. Даная.Автоматизированная аптека (неопр.) (2001). Дата обращения: 2020-03-0914.
  9. Инфотехника.Интеллектуальные торговые автоматы (неопр.) (2020). Дата обращения: 2020-03-0914.
  10. МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ.ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ ОТПУСКА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ : приказ. — 26 августа 2020 года. — № 735н.
  11. Корецкий А. В., Созинова Е. Л. .Trends in Applied Mechanics and Mechatronics. Т. 1 / Под ред. М. Н. Кирсанова. — М.: ИНФРА-М, 2020. — 120 с. — (Научная мысль). — ISBN 978-5-16-011287-9. — С. 90—99.

Программное обеспечение

Параметры движения каретки робота, данные размещения товаров и информация о них (например, название, международное непатентованное название, фармгруппа, дженерики, правила хранения и употребления и т. д.)
хранятся в базе данных, которая вместе с системой управления базами данных СУБД и программами управления механизмом перемещения составляет
программное обеспечение (ПО) аптечного робота.

Существенной частью ПО является интерфейс пользователя, предназначенный для взаимодействия
человека с автоматической системой — аптечным роботом. В первую очередь, это взаимодействие покупателя с продающим аптечным роботом, осуществляемое обычно через сенсорный видеомонитор.

Аналогично осуществляется взаимодействие персонала (провизора или фармацевта, оператора). Дополнительно используется удаленный контроль робота.
Исполнителем программного обеспечения являются управляющие компьютеры и микропроцессоры, входящие в состав системы управления.

Простейший нитиноловый робот

Разрабатываю таких роботов. Один из проектов практически один в один такой же, с Лидаром и коллаборативным манипулятором (который не причиняет вреда человеку при столкновении).

И, о боже, я могу быть немного полезным для общества, объяснив политику ценообразования подобных устройств:

Основная сложность создания такого робота заключается, внезапно, в механике манипулятора ибо они (лидеры рынка и KUKA в их числе) позиционируют себя как устройства с ОЧЕНЬ большой точностью (до 0.1 мм на конечном схвате). А для этого нужно покупать ОЧЕНЬ дорогие планетарные редукторы (Shimpo или harmonic drive. Других альтернатив на рынке тупо нет. Стоит в районе 600-1500 евро за штуку). И это на каждый джоинт… На каждую степень свободы в смысле.

Плюс сюда программирование двигателя на нижнем уровне, векторное управление, подбор коэффициентов регуляторов и вот эта вся программерская тягомотина типа создания интерфейса управления манипулятором (привет, can-шина), но ее в расчет не берем, ибо это единовременные затраты компании на этапе проектирования опытного образца.

Дальше. Перейдем к самому роботу. Хрен знает, какой Лидар стоит на этом конкретном товарище, но в общем и целом это чертовски дорогая хрень. Да, в роботах-пылесосах тоже лидар, но для больших контор подобные говноустройства (как они считают, а лично мне нравятся, раздолбать не страшно) неприемлемы и они хотят ДорогоБогато и ставят всякие Velodyne с ценами от 6k евро. Пару-тройку штук.

Опять же, автономное управление тележкой в расчет не берем по тем же самым причинам: 1 раз настроил и все готово, просто бэкап кода и поехали.

А вот аккумулятор — это не так просто, как может показаться на первый взгляд. Конкретно здесь вполне может быть и li ion, так как при отрицательных температурах робот не планирует работать, но все равно эта хрень может взорваться невзначай и распидорасить всю лабораторию, поэтому лучше использовать какой-нибудь LiFePO4, но я немного отвлекся.

Аккумулятор — дорогой. Когда-то давно я тоже думал мол почему, ведь power bank’и есть вполне себе бюджетные, но они выдают 5 вольт. А тут нужно 48. Поэтому и весить аккум будет где-то 20-30 кг и стоить под 2k евро.

Еще из основных трат будут 2-4 колеса с энкодерами, чтобы определять одометрию — пройденное расстояние исходя из вращения колес и управляющее железо. Ну и все то, что я не брал в расчет раньше — затраты за программирование и обучение всяческим фишечкам. Это компания вкладывает в изддержки, поднимает ценник и, вуаля, вот он и фул прайс) Как-то так.

Простота иудобствоэксплуатации

Аптечные роботы Консис легкоинтегрируются с любымвнутриаптечным программным продуктом. Такая интеграцияпозволяет оптимизировать учётассортимента, размещённого вроботе. Процесс загрузки роботамаксимально упрощён, благодарявстроенному лазерному механизму,который быстро укажет на нужнуюячейку для загрузки.

05.

Робот фармацевт — функциональный помощник

О бескрайних возможностях искусственного интеллекта, которые с каждым годом будут становиться все более развитыми, сказано немало. Но это технологии будущего, т.е сейчас увидеть их в действии можно только в видео-роликах, бережно смонтированных компаниями-разработчиками. Но есть и такие технологии, которые способны улучшить качество нашей жизни уже сегодня.

Смотрите про коптеры:  Чертежи и цветовая схема. Радиоуправляемая модель самолета из потолочки своими руками

робот фармацевт

История роботов-аптекарей началась в 2020 году, когда был протестирован Robotic IV Automation (RIVA). Представленный образец, к слову сказать, робот занимал целую комнату, должен был готовить лекарственные препараты. Работа по изготовлению лекарств, требует особого отношения – на кону человеческое здоровье – ошибки быть не должно, но человеческий фактор (невнимательность, усталость) имеет место быть даже на таком ответственном участке. Другое дело робот, которому подобные ошибки чужды. Во время тестирования робот приготовил, распределил более 350 тыс. лекарств и ни разу не ошибся.

робот Robotic IV Automation

По аналогичной схеме работает и еще один робот-аптекарь Omnicell M5000, созданный MTS Medication Technologies. Однако, Omnicell M5000 может не только отыскать нужное лекарство, но и рассортировать его по блистерам (пластиковые контейнеры), согласно инструкции. Как показала американская практика, внедрение подобных технологий полезно и провизорам, которые экономят время на поиски препаратов и могут больше уделять внимание консультации, и покупателям, к примеру, пожилым людям, которым сложно запомнить много информации, а получая блистер с лекарством, где таблетки разложены «по дням», пациенту будет просто разобраться.

роботы фармацевты

Особую популярность среди фармацевтов, владельцев аптек и, безусловно, клиентов заслужила система CONSIS. Первыми роботов-аптекарей Консис установили парижские аптеки, которые испытывали дефицит свободной площади. Комплект шкафа-накопителя, вмещающего в себя от 8 до 25 тысяч упаковок препаратов, и манипулятора решили эту проблему. Сегодня робот-фармацевт Consis устанавливается в аптеках по всех планете, и на это, помимо экономии места, есть весомые причины.

робот фармацевт CONSIS

Автоматический провизор самостоятельно раскладывает пришедший на склад товар по полкам, сортирует его и доставляет их на кассу. Провизору остается только работа с клиентом. Система безошибочно доставляет препарат, который был выбран аптекарем по компьютеру. Для того, чтобы найти нужно средство и выгрузить его в специальный контейнер роботу требуется всего 7 секунд.

Роботизированная система хранения и выдачи лекарств способна беспрерывно обслуживать несколько касс. Дополнительным плюсом является автоматический учет лекарств, которые ведет Consis.

Consis робот фармацевт

Появление подобных систем позволяет сократить затраты (в том числе на оплату труда) без потери на качестве обслуживания. Теперь владельцам аптек с большим наплывом клиентов нет необходимости нанимать целый штат провизоров, а достаточно установить робот и оптимизировать работу уже имеющихся сотрудников.

Безусловно, повсеместная роботизация скажется на численности рабочих мест для аптекарей, однако, прогресс неумолим и едва ли владельцы и клиенты, которые уже опробовали на практике эффективность роботов-фармацевтов, смогут отказаться от технологий.

Роботы для перемещения грузов omron

Линейка японских автономных мобильных роботов состоит из нескольких моделей, которые отличаются грузоподъемностью. Самая мощная версия, HD-1500, выдерживает нагрузку до 1,5 т. 

Для безопасной эксплуатации роботы оснащены лидарами и сонарами.

Самый компактный робот в линейке, OMRON LD-60/90, имеет грузоподъемность в 60/90 кг соответственно. 

Этот аппарат оптимизирован для перемещения складских тележек. В техническом плане он обладает всеми достоинствами старших моделей. Для навигации на местности робот использует несколько датчиков. Высокий уровень обеспечения безопасности позволяет использовать аппарат даже в помещении, где находится много рабочих. Реализация такого примера показана в видео на примере собственного завода компании OMRON (Ayabe Factory):

В конце 2020 года компания OMRON презентовала мобильных роботов повышенной грузоподъемности: LD-250. 

По словам представителей компании: 

«Впервые в отрасли фирменное программное обеспечение Fleet Manager позволяет управлять сотней мобильных роботов с разной полезной нагрузкой через одну систему. Новая роботизированная система будет способствовать реализации более гибкой и оптимизированной автоматизации транспортировки материалов». 

Мобильного робота LD-250, с грузоподъемностью 250 кг, можно использовать для транспортировки крупных автомобильных компонентов, таких как блоки трансмиссии и объемные упаковочные материалы — вещей, которые обычно перемещают люди на тележках. Это уникальная особенность, принимая во внимание компактные габариты устройства.

Ходящие (шагающие) роботы

У подавляющего большинства роботов действительно есть общие черты. Прежде всего, почти у всех роботов есть подвижное тело. Некоторые обладают только моторизованными колесами, у других есть десятки подвижных сегментов, как правило, из металла или пластика. Как кости в вашем теле, отдельные сегменты соединяются вместе с помощью суставов.

Колеса робота и поворотные суставные сегменты активизируются при помощи приводов разного рода. Некоторые роботы используют электродвигатели и соленоиды в качестве актуаторов (приводов); некоторые используют гидравлическую систему; некоторые — пневматическую систему (на основе сжатых газов). Роботы могут использовать все эти типы приводов.

Робот нуждается в источнике питания, чтобы управлять этими приводами. Большинство роботов либо оснащены батареей, либо работают от розетки. Гидравлическим роботам нужен насос для создания давления в гидравлической системе, а пневматическим роботам нужен воздушный компрессор или баллоны со сжатым воздухом.

Все приводы подключаются к электрической цепи. Цепь напрямую питает электродвигатели и соленоиды, что активизирует гидравлическую систему при помощи электрических клапанов. Клапаны направляют сжатую жидкость через машину. Для перемещения гидравлической ноги, например, оператор робота должен открыть клапан, ведущий от жидкостного насоса к поршневому цилиндру, закрепленному на ноге.

Компьютер робота управляет всем, что подключено к цепи. Чтобы передвигать робота, компьютер активирует все необходимые двигатели и клапаны. Большинство роботов можно перепрограммировать, чтобы изменить поведение — достаточно просто ввести новую программу в компьютер.

Ноги робота

Не у всех роботов есть система сенсоров, и лишь некоторые обладают способностью видеть, слышать, чувствовать запах или вкус. Самая распространенная способность робота — способность ходить и наблюдать за своим перемещением. Стандартная конструкция использует колеса с щелью в суставах робота. Светодиод на одной стороне колеса пускает луч света через щель, чтобы подсветить датчик света на другой стороне колеса.

Когда робот движет определенным суставом, колесо с щелью крутится. Щель разбивает луч света по мере вращения колеса. Световой датчик считывает поведение светового луча и передает данные на компьютер. Компьютер точно может сказать, как вращается сустав в определенной модели. По тому же принципу работает компьютерная мышь.

Это основы робототехники. Робототехники могут комбинировать эти элементы в бесконечное число способов создания роботов неограниченной сложности.

Манипуляторы весьма просто собрать и написать для них программу, поскольку они работают в ограниченном пространстве. Но все становится немного сложнее, если вы отправляете робота в мир.

Первое препятствие заключается в том, чтобы дать роботу рабочую систему передвижения. Если робот будет двигаться только по гладкой земле, колеса или гусеницы будут лучшим вариантом. Колеса или гусеницы также могут работать на грубой земле, если будут достаточно большими. Но чаще всего робототехники задумываются о ногах, поскольку их легче адаптировать. Строительство роботов с ногами также помогает ученым понимать естественное движение — полезное упражнение для биологов.

Как правило, гидравлические или пневматические поршни перемещают ноги робота вперед и назад. Поршни крепятся к разным сегментам ног так же, как мышцы крепятся к разным костям. Но заставить все эти поршни работать должным образом — сложная задача. Когда вы были ребенком, ваш мозг пытался выяснить, как нужно точно двигать мышцами, чтобы стоять на двух ногах и не падать.

Аналогичным образом, конструктор робота должен определить правильную комбинацию поршневых движений, участвующих в ходьбе и запрограммировать эту информацию в компьютер робота. Многие мобильные роботы оснащены встроенной системой баланса (набором гироскопов, например), которая подсказывает компьютеру, когда нужно исправить движение.

Ноги робота

Прямохождение (ходьба на двух ногах) — довольно нестабильно, поэтому ему сложно научить роботов. Чтобы создать стабильного робота-ходока, конструкторы часто наблюдают за миром животных, особенно насекомых. Шестиногие насекомые обладают невероятно хорошим балансом и адаптируются к широкому набору местностей.

Некоторые мобильные роботы управляются дистанционно — человек говорит им, что делать и когда. Дистанционное управление может осуществляться с помощью провода, радио или инфракрасных сигналов. Роботы с удаленным управлением часто называются кукольными роботами, и они полезны для работы в опасных или труднодоступных условиях — например, в глубокой воде или в жерле вулкана.

Как видите, роботы чертовски похожи на нас.

Чем выгодно внедрение роботов на складе?

Эксплуатация в логистических центрах роботов-грузчиков вместо людей выгодна в перспективе. Следует признать, что такая модернизация склада — процесс дорогостоящий. Экономия, в долгосрочной перспективе, достигается за счет увеличения производительности и эффективности логистических цепочек, а также за счет снижения ФОТ на оплату труда и связанных с использованием сотрудников рисков.

По словам регионального операционного директора Colliers International Светланы Прониной, роботизация рентабельна лишь при большом количестве заказов – более 50 тысяч в день. 

Соответственно — чем крупнее склад, тем выгоднее автоматизация. Еще несколько лет назад, когда Amazon располагал парком из 45 000 роботов, расходы корпорации на содержание складов снизились на 20%. Было подсчитано, что полностью укомплектованный роботами склад экономит корпорации $22 миллиона в год.

Как было заявлено, на выполнение одинаковых задач робот тратил в четыре раза меньше времени, чем человек. Робот Kiva за 15 минут находит, собирает и упаковывает заказ, в то время как у грузчиков на это уходит в среднем 60–75 минут.

Вторая выгода от автоматизации склада — снижение ошибок, аварий и травм сотрудников. Например, по данным Министерства труда, безопасности и гигиены труда США (OSHA), 11% вилочных погрузчиков, которыми управляли люди, попали в аварию.

На автоматизированном складе людей почти не остается, снижаются риски прогулов, больничных, получения травм и сопутствующего вреда здоровью, на компенсацию которых ранее уходили внушительные суммы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector