Роботизированные системы в медицине

Роботы в здравоохранении — это уже не новинка, за несколько последних лет большинство врачей уже получило представление, что это такое, а в ряде медицинских организаций, в том числе и в России, такие решения уже внедрены. В первую очередь здесь речь, конечно, идет о такой системе как аппарат для проведения лапароскопических операций da Vinci Surgical System компании Intuitive Surgical. Такой робот состоит из двух блоков - первый предназначен для хирурга-оператора, а второй — четырехрукий робот-манипулятор — является исполнительным устройством. В 2017 году почти 45% больниц США имели роботы da Vincn, и в общей сложности около 10 медицинских и хирургических роботов разных производителей уже получили разрешение американских регуляторов отрасли (FDA) на использование в клинических условиях.

Но сегодня мы хотим поговорить о несколько других роботизированных системах, более простых и не таких объемных - о коллаборативных роботах или коботах. Такие устройства состоят из манипулятора и устройства управления, в виде, например, планшета, которое формирует команды, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Коллаборативные роботы начинают применяться как на производстве, так и здравоохранении в решении задач, которые можно частично автоматизировать.

Коботы как будто специально созданы для того, чтобы помочь нам справиться с страхом перед "разумными" роботами, которые "могут заменить или уничтожить нас". Коллаборативный робот предназначен для расширения возможностей человеческого работника, а не для его замены. Во многих случаях кобот может использоваться, просто предоставляя врачу или лаборанту дополнительный набор рук. Такой робот, как следует из названия, предполагает совместную работу человека с роботом, и он предназначен для работы с людьми, а не для людей, в отличие от традиционных промышленных роботов. Кобот может использоваться в роли ассистента врача и участвовать для выполнения относительно сложных задач, которые не могут быть полностью автоматизированы. Кроме того, современные коллаборативные роботы могут использовать программное обеспечение на основе алгоритмов искусственного обучения и значит способны учиться.

Основная цель использования подобных решений в здравоохранении — это применение их для выполнения относительно несложных, но часто выполняемых задач. Это позволяет медицинским специалистам сосредоточить свое внимание на своей основной деятельности и принести больше пользы своим подопечным, тем самым создать больше добавленной стоимости.

Коботы в здравоохранении могут использоваться в разных сферах, помимо хирургии. Вот несколько таких областей:

1. Упаковка медицинского оборудования. Коботы — это отличный способ снизить или даже устранить риск загрязнения. Они могут выполнять те задачи по упаковке, которые требуют полностью стерильной среды.
2. Автоматизация лабораторий. Ежедневно в медицинских лабораториях проводится огромное количество тестов. Эти тесты требуют множества повторяющихся действий и здесь отличная возможность для кобота.
3. УЗИ-диагностика. Использование кобота при таких исследованиях позволяет существенно облегчить жизнь врача, сняв с него нагрузку, которой он ежедневно подвергается.
4. Нейрохирургия. Такое решение уже придумано компанией Synaptive Medical. Здесь кобот используется для точного позиционирования цифрового микроскопа, что позволяет нейрохирургам получить наилучшее представление об операции и повысить ее точность. Если хирург хочет переместить микроскоп во время процедуры, он может сделать это либо физически перемещая "руку" робота, либо направляя его перемещение через программный интерфейс.
5. Костная хирургия. Здесь также уже есть решение. Например, CARLO - первый в мире медицинский тактильный робот на базе роботизированной руки компании KUKA, который может резать кость без контакта и с помощью лазерной технологии холодной резки.

Разработанные для совместной работы с людьми, роботы оснащены функциями и возможностями, которыми не обладают традиционные роботы. Например, такие роботы могут быть оснащены датчиками обнаружения, позволяющими в любой момент узнать, кто и где находится, или датчиками давления, не позволяющими манипулятору устройства оказывать более сильное воздействие, чем это необходимо при взаимодействии с человеческим телом. При некоторых манипуляциях может использоваться сенсоры, которые обеспечивают немедленное прекращение работы, если это представляет какую-либо опасность для человека поблизости. Это устраняет необходимость в установке надежных ограждений, поскольку защитные устройства кобота спроектированы таким образом, чтобы он мог работать среди людей.

Одним из основных достоинств таких роботов является то, что их очень легко программировать, в отличие от традиционных роботизированных систем, где для настройки необходим квалифицированный программист. Коботы некоторых производителей способны к обучению. Чтобы научить такого робота выполнять новое задание, оператор будет выполнять необходимые движения с помощью манипулятора робота, который затем будет помнить эти движения и повторять их. Этот революционный подход, основанный на обучении в процессе работы, представляет собой метод, который операторы, не занимающиеся программированием, могут быстро освоить.

И такая гибкость означает, что коллаборативные роботы больше не должны ограничиваться выполнением одной задачи, они могут быть интегрированы в многочисленные проекты, что делает их намного более удобными. Они могут быть перепрограммированы, перемещены или закреплены на специализированных платформах

И еще одно неоспоримое достоинство - такие роботизированные устройства стоят существенно дешевле, чем специализированные роботы, уже прижившиеся в здравоохранении.

Самые известные производители коллаборативных роботов — это компании Universal Robot, KUKA, Rethink Robotics и Franka.