沪科研团队研发出自主智能无针疫苗注射机器人

同济大学齐鹏团队应用世界领先的人体三维模型识别算法及自适应机器人技术，结合机电一体化无针注射器设计，联合多家技术企业和中国心血管医生创新俱乐部(CCI)，共同开发了一款全自动无针头疫苗注射机器人。17日，该款全自动无针头疫苗注射机器人正式发布，这也是国内首次发布此项完整技术验证方案。

    该自动疫苗注射机器人可自动识别人身上指定的疫苗注射位置，如常用的人体上肢三角肌部位。目前，该人体三维模型识别算法，通过一个简单的三维点云相机对人体进行拍摄(站姿或坐姿均可)，即可快速自动拟合人体对应部位(如肩肘部位)的三维模型，准确识别疫苗注射部位及注射角度。

    该机器人采用的七轴力控自适应机械臂具备高精度、快速响应的力控性能，应用高精度力控贴合算法，能够确保注射器末端垂直紧密贴合注射部位，提升注射效果，降低痛感体验；同时，机械臂在接触皮肤及注射过程中对接触力与按压力进行精准控制，可确保注射过程的安全。

    无针注射是利用压力源产生的瞬间压力，推动药剂经过一个极细的喷嘴，形成射流，高速穿过皮肤直接进入到治疗部位。药液通过预灌装或吸取的形式装到具有极细喷嘴的容器中，可以将其称作药管。药管是无菌一次性使用，在药液注射后丢弃，保证使用安全。

    针对疫苗注射的医院应用场景，目前该机器人注射系统采用气压驱动技术，优点是适合快速的连续注射。药液注射可以在半秒内完成，在疫苗注射的高峰时段保证注射效率。

    此外，注射精度可精确到0.01mL，可适用于不同的疫苗对注射剂量的要求；还有注射深度调节功能，可适用于皮下或肌肉注射的不同种类疫苗，或可满足不同人群的注射需求。

    据介绍，无针注射器相对有针注射在使用安全性方面优势突出，消除恐针、没有针头划伤风险，主要是由于无针注射的原理是先将药管按压在预注射的部位，此时患者没有任何疼痛或不适感，在保证注射条件充分后启动注射，药液瞬间注射到皮下。如果在注射前患者移动注射即不会启动，这种注射过程非常适合通过机器人自动化的形式完成。

    注射器头部与皮肤表面贴合越密切、接触角度越垂直，则注射效果越好、且痛感越小(可实现几乎无痛感)。同时，由于人体表面具备一定的柔性、且人体形态各异，使用机器人实现贴合密切、接触角垂直的无针注射对机器人控制能力的要求较高。

    在获取疫苗注射部位的空间位姿信息后，该项目中使用了自适应机械臂可握持无针注射器至注射部位附近，应用精准力控算法确保注射器密切贴合人体皮肤、并与人体皮肤表面垂直，有效解决人体表面不确定性的难点。在注射过程中，机械臂可控制注射器持续保持对人体皮肤表面一定的按压力，确保注射成功。通过使用结合自适应力控机械臂与无针注射器注射疫苗，可以快速、无痛地完成疫苗注射。

    机器人的诞生，可以解放医护人员的双手，让重复性高的打针工作不再成为他们的负担，可以把精力和时间花在更具难度和人力需求更大的地方，提升其工作效率和质量，救助更多患者。

    研究团队认为，不难预见，随着大规模新冠疫苗加强针注射的普及，机器人结合时下的移动疫苗接种车，一车一司机一机器人，便可全市范围提供便捷的疫苗接种服务，避免交错感染的风险，真正地实现一站式无人化疫苗注射。

    在其他领域，自主智能无针疫苗注射机器人能够有效预防病毒交叉感染，在军事化或不可抗力的紧急自然灾害情况下，可以大幅度节约黄金时间的同时，完全替代人类完成高负压的工作量，将“稳、准、精”落到实处。