Robots autónomos que combaten virus luchan contra el COVID-19

El prototipo de robot utiliza la Unidad de procesamiento de visión Intel® Movidius™ para desplazarse mientras desinfecta hospitales con luz ultravioleta.

Resumen:

  • Akara es una startup irlandesa que se especializa en diseñar asistentes entrenados con inteligencia artificial para el sector sanitario.

  • Los ingenieros de Akara se movilizaron rápidamente para unirse a la lucha contra el coronavirus asociándose con Intel a fin de desarrollar la tecnología central de un prototipo de robot con el objetivo de asistir a hospitales con una esterilización más rápida y eficaz.

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Stevie normalmente pasa sus días llevando entretenimiento a una comunidad de jubilados. Un día canta, otro día dirige un grupo de baile, pregunta a los residentes sobre su día o cuenta un chiste malo, hace lo que sea para levantar los ánimos.

Stevie, al igual que otros trabajadores de atención sanitaria que se enfrentan a la pandemia mundial, tuvo que aprender nuevas habilidades para ayudar. Sin embargo, a diferencia de sus colegas, fue capaz de deshacerse de su apariencia humanoide de 4 pies y 7 pulgadas, y reiniciarse como "Violet", un prototipo de un nuevo robot que combina dos superpoderes: desplazarse mediante IA y utilizar la luz ultravioleta para destruir bacterias y complejas cepas virales.

Violet, la robot antiséptica, y Stevie, el robot social, son creaciones de Akara, una startup irlandesa que se especializa en diseñar asistentes entrenados con inteligencia artificial para el sector sanitario. Los ingenieros de Akara se movilizaron rápidamente para unirse a la lucha contra el coronavirus, asociándose con Intel para desarrollar la tecnología central de Stevie con el objetivo de asistir a hospitales con una esterilización más rápida y eficaz.

IA en una nueva frecuencia

Se ha comprobado clínicamente que una cierta variedad de luz ultravioleta conocida como UVC mata virus y bacterias complejas, y, durante la última década, se ha utilizado en hospitales para procesos de desinfección.

Aunque todavía no se han realizado investigaciones concluyentes sobre los efectos de la UV-C en el virus SARS-CoV-2 que puede causar el COVID-19, los estudios han demostrado que puede utilizarse contra otros coronavirus como el SARS-CoV-1.1 La radiación UV-C deforma la estructura del material genético de un virus o bacteria e impide que las partículas virales se reproduzcan. Los primeros resultados del estudio de la eficacia de la luz UVC frente al SARS-CoV-2, llevado a cabo en el Centro de Enfermedades e Inmunidad de la Universidad de Columbia, han sido prometedores.2

El tamaño compacto de Violet y su capacidad para operar de forma segura entre la gente hacen que sea apta para también ejecutar tareas fuera del hospital.

A pesar de que ya se han utilizado robots con UVC para esterilizar hospitales, la mayoría de estos no han sido diseñados para trabajar junto a humanos. Su gran tamaño dificulta su desplazamiento por espacios abarrotados y llegar a los rincones oscuros. Emiten una luz que, en grandes dosis, puede ser perjudicial para el ser humano, por lo que es necesario desocupar las habitaciones para velar por la seguridad de los trabajadores de atención sanitaria o la de los pacientes, ya que la exposición a dicha luz puede causar quemaduras solares, daños oculares e incluso, cáncer de piel.

Para detectar y evitar a personas en una habitación, Violet, el prototipo, está diseñada para utilizar sensores de movimiento, una unidad de procesamiento de visión Intel® Movidius™ y una plataforma de DepthAI de Luxonis para el seguimiento de IA, profundidad y funciones. Esto le permite a la delgada y ágil Violet trabajar alrededor de las personas en la habitación, desplazarse por los rincones oscuros, limpiar superficies y apagarse automáticamente antes de que alguien entre en su limitado campo de rayos ultravioletas.

Stevie necesitaba visión computarizada para desplazarse por una habitación y enfrentar a una persona que le hablara, y habilidades críticas para ser socialmente interactivo e involucrarse. En enero de 2020, el equipo de Akara se unió a una incubadora financiada por Intel, donde Movidius y Luxonis trabajaron con ellos para desarrollar facultades perceptivas avanzadas para Stevie.

Cuando surgió la pandemia del COVID-19, todo el equipo buscó cómo ayudar. Tras los debates llevados a cabo en la incubadora, los ingenieros de Akara se apresuraron a ensamblar un prototipo de Violet en tan solo 24 horas. Adaptaron las capacidades de visión computarizada de Stevie para asegurar que Violet pudiera mantenerse alejada de la interacción humana.

"En cierto modo, el 'detector de personas' de Violet ha sido más fácil de activar", dijo Jonathan Byrne, un desarrollador de software senior de Movidius, quien ha estado trabajando estrechamente con Akara en el robot. "Stevie necesitaba hacer entre 10 y 15 cosas, mientras que Violet tiene que hacer mucho menos: limpiar y evitar a la gente".

Reduzca el tiempo de limpieza sin omitir los rincones

Violet no es el primer intento de reemplazo de las técnicas manuales de desinfección.

En la actualidad, algunos hospitales utilizan otros enfoques "sin contacto" con desinfectantes químicos, que son eficaces, pero que requieren la evacuación de las habitaciones durante gran parte del día.3 Por ejemplo, el vapor de peróxido de hidrógeno puede tardar más de cinco horas en desinfectar completamente una habitación antes de que las personas puedan volver a trabajar en la zona de forma segura. Y es algo que simplemente no puede ser llevado a cabo en algunas habitaciones de hospital.

Los sistemas de salud alrededor del mundo ya poseen largas listas de espera para imágenes médicas y la ralentización solo agrava la presión sobre los costos en los hospitales. Por ejemplo, la radiología presenta desafíos únicos: en muchos casos, los equipos de alta tecnología como los tomógrafos, no pueden tratarse con productos químicos profundos y deben limpiarse a mano, un proceso que a menudo es hecho por los radiógrafos y que toma hasta 1,5 horas por cada procedimiento de 15 minutos.

Recientemente, se evaluó la desinfección que Violet realizó a tomógrafos y salas de aislamiento en Irlanda para reducir los largos tiempos de inactividad debido al proceso de desinfección, ya que se espera que esté lista para los hospitales a mediados del 2020. Akara descubrió que el robot podía agilizar las cosas y ahorrar a los trabajadores médicos la peligrosa tarea de desinfectar manualmente las habitaciones.

El tamaño compacto de Violet y su capacidad para operar de forma segura entre la gente hacen que sea apta para también ejecutar tareas fuera del hospital. Actualmente, el prototipo se está examinando para el sistema de transporte público de Dublín y también ha demostrado que tiene potencial para desinfectar otros lugares de mucho tránsito peatonal que son difíciles de limpiar, tales como baños, aeropuertos, hoteles, cruceros y salas de espera.

"En cuanto al brote del COVID-19, continuamos en modo de alerta pasiva. Estamos enfocándonos en los hospitales y asilos de ancianos, donde la gente entra y sale todos los días", dijo Niamh Donnelly, cofundadora de Akara, y directora de IA y aprendizaje automático.

Sin embargo, reconoce que Violet puede ser necesaria en otros lugares pronto.

"A medida que las personas regresan al trabajo, a las vacaciones, e intentan reanudar sus vidas, las áreas en las cuales Violet será necesaria cambiarán. Recibimos más de 10 a 20 correos electrónicos al día, de diferentes industrias que preguntan por un robot como Violet".

Los ingenieros ya están explorando otras aplicaciones de visión computarizada para controlar la propagación del COVID-19. Utilizando la distribución Intel® del kit de herramientas OpenVINO™, los ingenieros han logrado supervisar el uso de máscarillas (correcto e incorrecto) y la adhesión a las directrices de distanciamiento social.4

Destellos de esperanza

En un mundo cada vez más vulnerable a las pandemias, los académicos consideran que robots como Violet desempeñan un papel esencial para garantizar la seguridad de la población.5 Los casos de uso del futuro ya se están evidenciando: los robots como Stevie y Violet podrían adaptarse para utilizar la visión computarizada para controlar el distanciamiento social, garantizar el cumplimiento de las directrices sobre equipos de protección individual (EPI) e incluso realizar un seguimiento de los contactos. Actualmente, se están explorando estas capacidades con inteligencia artificial de código abierto en la distribución Intel® del kit de herramientas OpenVINO™.6

En las etapas tempranas de la respuesta a la crisis, se ha prestado mucha atención al desarrollo de pruebas de respuesta rápida y de una vacuna. Este trabajo es extremadamente importante, pero mientras tanto se requieren otras innovaciones. Esta experiencia nos ha enseñado la urgencia de lograr que cada hospital esté preparado para una pandemia, tanto para los pacientes como para los trabajadores de primera línea. Necesitamos toda la ayuda posible, sea humana o no.

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