Умный медицинский робот-ассистент «ADI»

Актуальность

Нехватка медицинского персонала особенно остро ощущается в условиях пандемии. Медсёстры – это основная и неотъемлемая часть коллектива, на которой держится жизнь любого медицинского «мира». Однако они также перегружены работой и всегда работают в сжатые сроки. Здесь на помощь могут прийти роботы-ассистенты, ведь роботы не испытывают стресса и усталости. Роботы-ассистенты – это системы, которые могут измерять жизненные показатели, заполнять цифровые документы и контролировать состояние пациента.

Цель

Создать прототип мобильного робота со сменными блоками, имеющего возможности видеосвязи «врач–пациент», для функциональной помощи медицинскому персоналу при уходе за пациентами. 

Задачи

1. Найти необходимую информацию, познакомиться с исследованиями по разработкам и применению роботов в медицине.
2. Разработать прототип робота.
3. Изучить машинное зрение.
4. Запрограммировать Raspberry PI в качестве главного модуля для машинного зрения.
5. Запрограммировать Arduino MEGA 2560 Pro в качестве главного модуля управления электроникой и моторами.
6. Разработать практичный и красивый дизайн.
7. Выполнить связь Raspberry PI 4 model B и Arduino MEGA 2560 Pro.
8. Разработать специальный подлокотник, включающий в себя электронику.
9. Описать связь с сервером, в котором будут храниться данные пациентов.
10. Освоить работу с лазерным станком.
11. Освоить моделирование в Autodesk Fusion 360.
12. Освоить работу c FDM 3D-принтером.
13. Создать робота.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО (Autodesk Fusion 360, Arduino IDE, Notepad++, IDLE Python)
• Робототехнический конструктор TETRIX
• Модуль MAX30102
• Raspberry PI 4 для работы с видеозрением и базой данных
• Arduino Mega 2560 Pro и собственно разведённой платой для считывания данных с сенсоров и управлением моторами
• Лазерный станок ЧПУ
• 3D-принтер Artillery Sidewinder X1

Описание

Сначала были проведены исследования в области основных проблем больниц, использования роботов в медицинских учреждениях и их назначения.

Далее на основе исследований была сформулирована идея проекта. Затем был собран каркас из алюминиевых швеллеров, что придало прототипу нужную форму и жёсткость. В качестве материалов для изготовления деталей был выбран гипоаллергенный и экологичный PLA-пластик, имеющий разрешение о возможности контакта «человек-полимер».

После моделирования, печати и резки деталей следующими этапами были: трассировка и изготовление печатной соединительной платы, пайка элементов и связка блока на этой плате с Raspberry PI 4 по USB-протоколу. Заключительными этапами были работа с отправлением данных пациента в таблицу и отладка действующей модели.

Результаты работы/выводы

Робототехника в здравоохранении

• повышает уровень качества обслуживания пациентов
• эффективность работ в клинических условиях
• обеспечивает безопасную среду как для пациентов, так и для медицинских сотрудников;

Роботы-ассистенты

• оптимизируют рутинные задачи
• снижают физические нагрузки персонала
•  обеспечивают более последовательные рабочие процессы;

В ходе работы

• автор ознакомился с литературой и аналогами в данной области
• разработал практичный и красивый дизайн
• смоделировал и собрал робота
• запрограммировал робота
• соединил все блоки по протоколам связи
• разработал специальный узел, включающий в себя электронику для считывания данных пациента
• написал связь с сервером, в котором будут храниться данные пациентов

Также была получена положительная рецензия на прототип медицинского робота- ассистента «ADI»

Перспективы использования результатов работы

Планируется проведение тестов в реальных медицинских учреждениях, улучшение корпуса «ADI» и добавление функции перевозки лекарств и анализов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ГАОУ ДПО ЦПМ

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Региональный этап ВСОШ – призёр;
Городской конкурс (региональный этап Всероссийской конференции) проектов «Юные техники и изобретатели» – победитель;
Открытая городская научно-практическая конференция «Наука будущего» – победитель

Мнение автора

«Я очень хочу, чтобы мой прототип применялся в реальных медицинских учреждениях, чтоб роботы помогли пациентам и максимально облегчили сложную работу врачей.

Городской проект «Инженерный класс в московской школе» и открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – это возможность встретиться с единомышленниками, представить разработки проектов и обсудить результаты, получить наставления и рекомендации от профессиональных экспертов, поделиться новыми идеями и технологиями, освоить технологию представления и защиты своего проекта, продемонстрировать свои знания и компетенции, сделать что-то полезное!»