论文分享｜GuLiM用于医疗辅助机器人远程操作的混合动作映射技术
诺亦腾学术前沿分享 第040期
研究领域 | 人形机器人运动映射
论文来源 | 《IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics》
阅读时间 | 约6分钟
全文字数 | 约2200字
01
研究背景
随着2019年新型冠状病毒流行疾病（COVID-19）的爆发，医疗辅助机器人的远程操作技术需求日益增长，以减轻医院感染问题。传统的机器人远程操作需要专业训练和复杂的操作技巧，这对医疗工作者来说是一个负担，且难以快速部署以应对紧急情况。因此，开发一种易于使用、无需额外校准和预训练的远程操作方法显得尤为重要。
02
研究目的
在抗击2019年冠状病毒病流行疾病（COVID-19）的过程中，医疗工作者在负压隔离病房中面临与确诊COVID-19患者接触的高风险。有效和高效地部署医疗辅助机器人在病房中可以大大减轻医院内感染问题。这些机器人有潜力被用于消毒、送药和食物、测量生命体征、社交互动和协助边境控制等多种应用。随着医疗技术第四次革命（即医疗4.0）的出现，医疗辅助机器人的遥控操作为医疗专家提供了在COVID-19背景下远程执行专业医疗服务的绝佳机会。它旨在通过提供直接的远程医疗服务，避免医生和患者之间的物理接触，从而保护医疗工作者的安全，打破感染链。
03
研究方法
1、系统架构：研究中使用了一个自设计的医疗辅助机器人平台，包括全方位移动底盘和底盘上方的双臂机器人YuMi。系统架构包括用于人类运动捕捉的可穿戴设备和YuMi机器人。主要工作集中在从人类操作者到医疗辅助机器人的单边远程通信。
2、运动捕捉：使用诺亦腾Perception Neuron 2.0(PN2) 惯性动作捕捉套装来捕捉操作者的运动数据。该套装由32个神经元传感器组成，通过Hub将运动数据实时传输到计算机。支持软件Axis Neuron接收和处理运动数据，并通过TCP/IP协议实时流式传输BVH数据格式。
3、运动传递：为了将操作者的运动传递给机器人，建立了统一的坐标系统。使用ABB提供的Externally Guided Motion (EGM) 接口，以高达250 Hz的频率跟踪外部运动数据。使用开源运动学求解器trac_ik来获取所需的关节配置。
4、GuLiM混合运动映射：提出了一种基于操作者的手势和上肢运动的混合映射策略。通过预定义的手势规则，操作者可以轻松地控制机器人的臂部和夹爪的顺序动作。使用增量姿态映射策略，允许操作者从任何初始姿态状态开始运动传递，而无需调整初始姿态以适应机器人的初始姿态。
5、实验设置和评估：为了验证GuLiM方法，进行了比较实验，选择了直接映射方法（DMM）作为基线。实验包括由经验丰富的操作者和没有经验的操作者完成的两组抓取任务。根据任务的放置精度和时间成本提出了相应的评估指标。在使用GuLiM方法的抓取任务期间，记录手势、操作者的手的位置和机器人夹持器的相应信号：
6、应用和验证：在浙江大学医学院第一附属医院的急诊中心的重症监护室（ICU）进行了临床验证和现场测试。医疗辅助机器人通过GuLiM方法远程控制，以提供远程医疗服务。
这些研究方法的组合为医疗辅助机器人的远程操作提供了一种新的解决方案，使得医护人员能够快速掌握操作技能，减少了对专业预培训的需求。
通过上述研究方法，文章成功展示了GuLiM技术在简化医疗工作者远程操作医疗辅助机器人方面的潜力和有效性。
04
研究结果
通过在隔离病房中进行的机器人抓取任务实验验证了GuLiM方法的性能，并与传统的直接映射方法进行了比较。实验结果表明，GuLiM在位置传递和方向传递的精确度上优于DMM方法。此外，还在浙江大学医学院第一附属医院的急诊中心重症监护室（ICU）进行了GuLiM方法的临床验证和现场测试。
05
研究讨论
技术扩展与集成：GuLiM技术是否可以与其他医疗设备或系统集成，以提供更全面的医疗服务，例如集成到电子病历系统或远程监控系统中。
长期维护与成本效益分析：医疗机器人系统的长期维护成本是多少，以及如何评估这项技术的长期成本效益，特别是在资源有限的医疗环境中。
诺亦腾的产品对此研究的影响：
使用诺亦腾Perception Neuron 2 (PN2) 动作捕捉套装，高精度地捕捉操作者的手势和上肢动作，并通过TCP/IP协议实时传输数据。这些数据用于实现机器人远程操控，使操作者可以自然地控制机器人，无需复杂的预训练和校准。此外，增量姿态映射策略提高了系统的灵活性，确保医疗辅助机器人能够在隔离病房中高效执行任务，有效降低医护人员的感染风险。
*本文图表除特别注明外，均摘自论文原文。
文献来源
GuLiM A Hybrid Motion Mapping Technique for Teleoperation of Medical Assistive Robot in Combating the COVID-19 Pandemic
原文链接（复制浏览器访问）：
https://doi.org/10.1109/TMRB.2022.3146621
路由器开启端口映射，在家远程操作公司电脑
在家远程怎么远程操作公司电脑，方法有很多，各种各样的远程软件都可以连接，比如鼎鼎大名的向日葵软件。可这是人家的软件，识别码和验证码都在人家手里。我很是缺乏安全感，毕竟不是掌握在自己手里。
下面分享的是IT人员惯用的远程方法，其原理如下：
1、在电脑开启远程桌面（不会的小伙伴请阅读7月3日文章介绍开启方法）；
2、登录路由器，开启端口映射；
路由器开启端口映射方法如下：
1、登录路由器，找到虚拟服务器选项，各牌子可能略有不同，我以腾达路由器为例。如下图，在【虚拟服务器】界面，
1.1、设置WAN口，也就是宽带接入路由器的接口，这个路由器用双线接入，我两条都设置。
1.2、服务端口段，就是远程端口号，我的3389端口已经修改为6959，所以输入6959。(Tp-link路由器支持其它端口号映射到3389端口，不用修改端口号也可以)。
1.3、内网ip，也就是开启远程登录电脑的ip地址，记住该ip地址要固定ip，设置好保存。
2、返回路由器主页，选择【运行状态】，如下图椭圆形部分，可以看到Wan ip，这个是外网IP地址，记下这个地址。
3、在【运行】栏输入mstsc，调出远程登录程序。如下图输入外网IP地址和对应的端口号。
4、点击【连接】，设置无误，网络没问题的话，稍等一下，就会进入远程桌面登录，输入账号和密码即可。
声明：我的宽带供应商是电信的，电信分配了固定IP地址，所以可以直接登录。宽带供应商分配了固定ip地址，才直接登录。如果不是固定ip，需要借助其它软件，才可以登录。
感谢小伙伴的阅读，喜欢的话给个关注吧，谢谢！
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