滬科研團隊研發出自主智能無針疫苗注射機器人

同濟大學齊鵬團隊應用世界領先的人體三維模型識別算法及自適應機器人技術，結合機電一體化無針注射器設計，聯合多家技術企業和中國心血管醫生創新俱樂部(CCI)，共同開發了一款全自動無針頭疫苗注射機器人。17日，該款全自動無針頭疫苗注射機器人正式發布，這也是國內首次發布此項完整技術驗證方案。

    該自動疫苗注射機器人可自動識別人身上指定的疫苗注射位置，如常用的人體上肢三角肌部位。目前，該人體三維模型識別算法，通過一個簡單的三維點云相機對人體進行拍攝(站姿或坐姿均可)，即可快速自動擬合人體對應部位(如肩肘部位)的三維模型，準確識別疫苗注射部位及注射角度。

    該機器人采用的七軸力控自適應機械臂具備高精度、快速響應的力控性能，應用高精度力控貼合算法，能夠確保注射器末端垂直緊密貼合注射部位，提升注射效果，降低痛感體驗；同時，機械臂在接觸皮膚及注射過程中對接觸力與按壓力進行精準控制，可確保注射過程的安全。

    無針注射是利用壓力源產生的瞬間壓力，推動藥劑經過一個極細的噴嘴，形成射流，高速穿過皮膚直接進入到治療部位。藥液通過預灌裝或吸取的形式裝到具有極細噴嘴的容器中，可以將其稱作藥管。藥管是無菌一次性使用，在藥液注射后丟棄，保證使用安全。

    針對疫苗注射的醫院應用場景，目前該機器人注射系統采用氣壓驅動技術，優點是適合快速的連續注射。藥液注射可以在半秒內完成，在疫苗注射的高峰時段保證注射效率。

    此外，注射精度可精確到0.01mL，可適用于不同的疫苗對注射劑量的要求；還有注射深度調節功能，可適用于皮下或肌肉注射的不同種類疫苗，或可滿足不同人群的注射需求。

    據介紹，無針注射器相對有針注射在使用安全性方面優勢突出，消除恐針、沒有針頭劃傷風險，主要是由于無針注射的原理是先將藥管按壓在預注射的部位，此時患者沒有任何疼痛或不適感，在保證注射條件充分后啟動注射，藥液瞬間注射到皮下。如果在注射前患者移動注射即不會啟動，這種注射過程非常適合通過機器人自動化的形式完成。

    注射器頭部與皮膚表面貼合越密切、接觸角度越垂直，則注射效果越好、且痛感越小(可實現幾乎無痛感)。同時，由于人體表面具備一定的柔性、且人體形態各異，使用機器人實現貼合密切、接觸角垂直的無針注射對機器人控制能力的要求較高。

    在獲取疫苗注射部位的空間位姿信息后，該項目中使用了自適應機械臂可握持無針注射器至注射部位附近，應用精準力控算法確保注射器密切貼合人體皮膚、并與人體皮膚表面垂直，有效解決人體表面不確定性的難點。在注射過程中，機械臂可控制注射器持續保持對人體皮膚表面一定的按壓力，確保注射成功。通過使用結合自適應力控機械臂與無針注射器注射疫苗，可以快速、無痛地完成疫苗注射。

    機器人的誕生，可以解放醫護人員的雙手，讓重復性高的打針工作不再成為他們的負擔，可以把精力和時間花在更具難度和人力需求更大的地方，提升其工作效率和質量，救助更多患者。

    研究團隊認為，不難預見，隨著大規模新冠疫苗加強針注射的普及，機器人結合時下的移動疫苗接種車，一車一司機一機器人，便可全市范圍提供便捷的疫苗接種服務，避免交錯感染的風險，真正地實現一站式無人化疫苗注射。

    在其他領域，自主智能無針疫苗注射機器人能夠有效預防病毒交叉感染，在軍事化或不可抗力的緊急自然災害情況下，可以大幅度節約黃金時間的同時，完全替代人類完成高負壓的工作量，將“穩、準、精”落到實處。