HelpMate

HelpMate — это серия автономных мобильных роботов, разработанных американской компанией Transitions Research Corporation (позже переименованной в HelpMate Robotics Inc.) в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Роботы HelpMate были одними из первых коммерчески успешных сервисных роботов, предназначенных для автоматизации рутинных задач в больницах, в первую очередь для доставки лабораторных образцов, лекарств, медицинских записей и постельного белья.

История

Разработка и первые прототипы

Идея создания робота для больничной логистики возникла в середине 1980-х годов в исследовательском центре Transitions Research Corporation (TRC), основанном доктором Джозефом Энгельбергером, которого часто называют «отцом робототехники». Энгельбергер, ранее основавший Unimation — первую компанию по производству промышленных роботов, видел потенциал в применении роботов в сфере услуг.

Первый прототип, известный как HelpMate 1, был представлен в 1988 году. Он представлял собой тележку на колёсах с базовым набором датчиков (ультразвуковые, инфракрасные) и простой навигационной системой, способной следовать по магнитной ленте, проложенной на полу. Робот мог перевозить грузы весом до 15 кг.

Коммерциализация и внедрение

В 1992 году компания TRC была переименована в HelpMate Robotics Inc., а робот получил серийное обозначение HelpMate 2. Эта модель стала основной для коммерческого внедрения. В отличие от предшественника, HelpMate 2 использовал более сложную систему навигации, основанную на лазерных дальномерах и картографировании помещений, что позволяло ему двигаться без магнитной ленты.

Первым крупным заказчиком стала больница Danbury Hospital (Коннектикут, США), где робот начал работать в 1993 году. К концу 1990-х годов HelpMate использовались в более чем 50 больницах США, Канады и Европы. Наибольшее распространение они получили в отделениях клинической лаборатории, где требовалась быстрая и частая доставка образцов крови и мочи.

Прекращение производства

Несмотря на успешные пилотные проекты, HelpMate Robotics Inc. столкнулась с финансовыми трудностями. Высокая стоимость робота (около 100 000 долларов США за единицу) и необходимость адаптации больничной инфраструктуры (широкие коридоры, лифты с дистанционным управлением) ограничивали массовое внедрение. В 2000 году компания была приобретена корпорацией Pioneer (специализировавшейся на промышленных роботах), а в 2003 году производство HelpMate было полностью прекращено. Однако наработки компании легли в основу многих современных больничных роботов-курьеров, таких как Aethon TUG и Swisslog RoboCourier.

Конструкция и технические характеристики

Внешний вид и габариты

HelpMate представлял собой прямоугольную тележку высотой около 1,5 метра, шириной 0,7 метра и длиной 1,0 метр. Корпус изготавливался из пластика и стали. На верхней части располагалась сенсорная панель для взаимодействия с персоналом, а также дисплей, отображающий статус задания.

Ходовая часть

Робот оснащался двумя ведущими колёсами и двумя пассивными роликами. Привод осуществлялся от электродвигателей постоянного тока, питаемых от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Полного заряда хватало на 8–10 часов непрерывной работы. Для подзарядки робот автоматически возвращался на зарядную станцию.

Система навигации

Навигация HelpMate была основана на комбинации методов:

• Лазерный дальномер — сканировал окружающее пространство, создавая карту препятствий.
• Ультразвуковые датчики — использовались для обнаружения прозрачных и блестящих поверхностей (стеклянные двери, зеркала), которые плохо отражали лазерный луч.
• Инфракрасные датчики — помогали определять расстояние до стен и дверных проёмов.
• Одометрия — отслеживание пройденного пути по вращению колёс.

Для перемещения между этажами робот мог вызывать лифт по радиоканалу, используя специальный интерфейс, установленный в лифтовой кабине.

Грузовые модули

HelpMate имел несколько сменных грузовых отсеков (контейнеров), которые крепились к верхней платформе. Контейнеры были сконструированы так, чтобы их можно было легко снимать и устанавливать. Внутри они могли быть разделены на секции для разных типов грузов. Некоторые модели оснащались замками с электронным управлением для предотвращения несанкционированного доступа к содержимому.

Интерфейс управления

Управление роботом осуществлялось через сенсорный экран на корпусе. Персонал больницы (медсёстры, лаборанты) мог выбрать пункт назначения из списка (например, «лаборатория», «отделение реанимации») и загрузить груз. Робот автоматически прокладывал маршрут, объезжал препятствия и подавал звуковой сигнал при движении.

Применение

Основная сфера: больницы

HelpMate был разработан исключительно для медицинских учреждений. Его основными задачами были:

• Доставка лабораторных образцов (кровь, моча, мазки) из отделений в клиническую лабораторию и обратно.
• Транспортировка лекарств и расходных материалов из аптеки в отделения.
• Перевозка медицинских записей и документации.
• Доставка постельного белья и чистого оборудования.

Использование робота позволяло снизить нагрузку на младший медицинский персонал, сократить время доставки (робот мог работать круглосуточно) и уменьшить количество ошибок, связанных с человеческим фактором.

Ограничения

HelpMate не мог использоваться для перевозки пациентов или опасных грузов (например, радиоактивных материалов). Также он требовал наличия свободных и ровных коридоров, что делало его малопригодным для старых больниц с узкими проходами и крутыми лестницами.

Влияние и наследие

Хотя HelpMate не стал массовым продуктом, его разработка имела большое значение для развития сервисной робототехники. Робот продемонстрировал, что автономные мобильные роботы могут эффективно работать в сложной, динамичной среде (больница) и выполнять полезные задачи. Многие технические решения, впервые применённые в HelpMate (лазерная навигация, автоматический вызов лифта, сменные грузовые модули), стали стандартом для последующих поколений больничных роботов.

В 1990-е годы HelpMate получил несколько наград, включая премию Robot of the Year от ассоциации Robotics Industries Association (RIA). Сегодня оригинальные роботы HelpMate можно увидеть в музеях науки и техники, например, в Музее науки в Лондоне или Музее роботов в Питтсбурге.

Источники

• Engelberger, J. F. (1993). Robotics in Service. MIT Press.
• Thrun, S. (2002). Probabilistic Robotics. MIT Press.
• Hollerbach, J. M. (1996). "A Survey of Mobile Robots for Hospital Applications." IEEE Robotics & Automation Magazine.
• "HelpMate: The First Commercial Service Robot." Robotics Industries Association (1994).
• "Robots in the Hospital: The HelpMate Story." Journal of Healthcare Engineering (1998).