人工智能骨科手术机器人

柏乡县一家机器人制造科技型企业的员工在生产线上工作。新华社发

张北县第一台光伏清洁机器人下线。 吴孟忱 摄

　　工人在唐山国家高新技术产业开发区一家机器人企业的生产车间工作。 新华社发

　　5G+远程机器人手术治疗三叉神经痛在宣武医院河北医院完成。

　　机器人被誉为"制造业皇冠顶端的明珠"，其研发、制造、应用是衡量一个国家或地区科技创新和高端制造业水平的重要标志。河北省围绕机器人多场景运用和产业配套，大力支持机器人产业高质量发展，多个品类机器人市场占有率位居全国第一。

　　智能化融入 让混凝土更“智慧”

　　混凝土的成分有什么？一般的回答为水泥、砂、石和水。在金隅冀东（唐山）混凝土环保科技集团有限公司（以下简称“金隅混凝土公司”），混凝土里却融入了智能化——日前，该公司研发的“针对混凝土拌合物自动取试场景的智能化柔性机器人开发”项目，被省工信厅认定为河北省“机器人+”典型应用场景（第一批）项目。

　　楼上楼下来回跑，一边盯着机器人调试，一边监督着混凝土试块检验……2月28日一大早，搅拌站经理杨建家便忙个不停。“下个月，机器人就能完成优化调试、投入使用，让产品检验更规范化。”杨建家说。

　　机器人如何提升产品检验规范化？杨建家打开混凝土检验车间大门说：“从搅拌站运出去的每批次混凝土，都要取样检验。”

　　车间里，一名工人正在整理试块。“这些10厘米见方的混凝土试块，就是混凝土抗压强度检测试件，我们会对其进行抗压强度试验，以检测产品质量。”杨建家介绍。

　　取料、装模、运输静置、二次抹面、拆模标识、试块养护、读码检测、废料排出……重复循环操作如此多的环节，容易造成操作人员疲劳，导致不稳定操作，使得检测结果不能真实反映产品质量。

　　“在规范化操作上，机器人比人工更为可信。”杨建家说，2022年6月，金隅混凝土公司决定在任各庄搅拌站建设机器人检测线，替代人工。

　　用谁家的机器人？设备操作有何规范？起步阶段，杨建家便遇到了难题：行业中，对搅拌站进行数智化改造的案例寥寥无几，并无经验可循。

　　“唐山的机器人产业发展迅猛，一定能找到合适的合作伙伴。”抱着这一想法，杨建家最终联系到位于唐山高新区的河北京唐智能装备科技有限公司，一起搞开发。

　　“当前，工业物联网应用日趋成熟，但对于混凝土行业，要想实现自动化升级和信息化改造，尤其针对改造工程，要考虑场地、原有设备干涉问题及多方数据对接问题，整体难度较大。”金隅混凝土公司技术创新中心经理助理、项目负责人刘传昆说。

　　新建钢结构支架、延长运输皮带、架设通信线路……实现人、设备、系统三者智能化、交互式链接，基础设施建设先行。

　　针对样品检验各个环节，刘传昆决定从挑战最大的取样环节入手。“混凝土从搅拌机装进罐车，需要经过待料斗，过去人工操作，需要从罐车放料取样，这样一来，每次取样便耽误20分钟运输时间，大大降低了供应效率。”刘传昆介绍，他们开发了自动取样机器人，在漏斗与罐车连接处，实现灌装取样同时操作，互不干涉，并实现多余样品回流，实现取样过程“零”废料。

　　“这个项目的机器人并非只有一台，而是一个以机器人为主导的成套设备组合。”刘传昆说，针对不同的操作步骤，他和团队还开发出装模工装、拆模喷码工装、读码检测工装等，并且每一步都有详细记录，从取样时间、样品标签、检验结果等方面，完全靠数据“说话”。

　　数据“说话”，将给企业带来市场认可。“项目建设投资近500万元，足以新建一座小型搅拌站。但我们认为，未来将会有数倍回报。”杨建家算了笔账，由于市场和环保压力，一些小型搅拌站将会慢慢退出。而他们的搅拌站通过数智化改造，压减产品成本、提升生产效率、赢得客户口碑，将会在市场竞争中脱颖而出。

　　让混凝土更“智慧”，任各庄搅拌站不仅仅是建设机器人应用场景这么简单。“我们还依托自己开发的一体化运营平台及手机软件，实现了货主下单、罐车司机接单，磅房‘无人值守’，送料车过磅系统自动抓拍、称重，生产、放料操作实现远程控制。”杨建家说，产品好不好，客户看得见，才能放心。通过视频监控系统，搅拌站还实现了生产全流程可视化并面向客户公开，通过质量追溯平台，实现从原材料进场到产品浇筑全流程数据可追溯。

　　首批遴选6个创新应用场景

　　创新应用场景是为新技术、新产品、新模式提供的真实实验空间和应用场合。河北省科技厅以机器人产业为首选领域，面向冶金、装备制造、建筑、矿山、物流、农业、医疗护理等产业发展方向，在全省广泛征集创新应用场景，首批遴选的6个创新应用场景包括：矿山勘探与应急巡查场景、矿山管道检测场景、高陡岩壁生态修复场景、高/差压铸造铝合金制品飞边打磨场景、全脑动脉造影手术场景以及膝、髋关节置换手术场景。

　　河北省科技厅相关负责人介绍，下一步，该厅将继续做好创新应用场景的征集和发布工作，通过打造和开放新型基础设施、真实的技术验证环境、广阔的产品应用市场，促进新技术迭代升级、新产品快速推向市场，为企业营造更加优良的发展环境，推动高成长性科技企业发展壮大。

　　1月22日，在河北省地质矿产勘查开发局第八地质大队（以下简称“地质八队”）实验室，一台四足机器人在工作人员的操控下完成一个个动作。地质八队矿山勘探与应急巡查场景四足机器人研发工作已取得阶段性进展。

　　地质八队工作人员刘亮是四足机器人研发项目负责人，他说：“地质勘探和调查工作经常伴随着危险，如果能有一台可靠的机器人在旁边协助，就能有效降低地质工作者的意外伤亡。”

　　据刘亮介绍，作为河北省科技厅重点研发计划项目之一，这台四足机器人目前已能十分灵活地完成前后奔跑等基本动作，未来它还将拥有更多功能。“这项研究共有3个方向，分别是替代人工调查城市地下管廊的小型机器人、从事矿山勘探的中型机器人、运送应急救援物资的大型机器人。3个研究方向将以这台四足机器人为基础。”

　　“目前，国内在这一领域尚无成熟产品。按照计划，今年我们将在秦皇岛山区对这台机器人进行应用测试。”刘亮介绍，“作为全国首款勘探机器人，它采用深度学习技术，结合大扭矩电机，今后将实现利用多维感知系统与岩石图像识别技术，通过搭载自研勘探设备与传感光纤开展复杂环境的定向穿越，实现勘探设备和样品背负，完成野外勘探与巡查。”

　　手术机器人在医院各领域复杂外科手术中扮演重要角色，推动医院微创手术进一步向精准化、智能化发展，提高医院疑难病症诊治水平，进一步满足患者个性化、多元化需求，为患者提供高品质服务，使更多患者受益。

　　近日，河北省三院副院长、关节外科王飞教授应用手术机器人，为一名髋关节发育不良引起的重度创伤性髋关节炎患者成功实施髋关节置换手术。这是河北省省级医院开展的首例机器人辅助髋关节置换术，也是省三院继2022年在全省开展首台机器人辅助下膝关节置换术后，再次在智能手术领域实现突破。

　　术前，王飞教授团队在手术机器人辅助下为患者进行了下肢CT扫描和三维重建，量身定制手术方案。术中，机器人系统实时显示髋臼和磨钻的相对位置，自动调整磨钻行进位置和角度。王飞教授通过对机器人导航系统和机械臂精准操作，避免了人工测量和操作误差，减少了由于假体位置不佳对术后恢复造成的不良影响。

　　术后当天，患者便可下地行走。在医护人员的康复指导和精心护理下，患者实现了快速康复，右侧髋关节功能恢复良好，顺利出院。

　　髋关节置换机器人辅助系统作为医工结合的经典之作，通过智能三维模型与医生交互，能够确保假体位置安放更准确、肢体长度恢复更好，实现“量体裁衣”式的个性化骨科医疗模式，切实提升患者看病就医获得感和幸福感。

　　河北机器人产业

　　整体实力快速提升

　　在石家庄市无极县第二幼儿园，一位特殊的"医生"正在为小朋友们进行早晨入园时的例行体检。这位“医生”就是来自河北阿凡达机器人公司的晨检机器人。

　　河北阿凡达机器人创新科技有限公司总经理崔震说：“晨检机器人录入了目前幼儿园常见的流行疾病30余种，可以快速帮助老师检查孩子的手部、口部、牙齿以及体温，通过大数据对比，可以第一时间发现问题。”

　　机器人能做的不仅仅是当医生，阿凡达机器人公司为幼儿园打造了全业务场景一站式解决方案。通过可视化展示平台，为孩子们提供安全接送、健康运动、教室环境改善等多项服务功能。

　　类似于阿凡达这样的机器人企业，2023年河北省新增了132家、总数达231家。为了支持机器人产业快速发展，河北省出台《支持机器人产业发展若干措施》，提出 以市场推广带动产业布局，通过支持打造“机器人+”应用场景、开展“机器人化”技术改造等多种方式，吸引机器人企业在河北布局，推动河北省机器人全产业链高质量发展。

　　记者从省工信厅了解到，河北省机器人企业当中有相当一部分是处于起步阶段的中小企业。针对这些企业，河北省精准施策，创新共享服务模式，通过短期租赁、系统代运营服务、智能云服务等方式加强推广应用，帮助他们快速成长。

　　在唐山高新区，晟群科技有限公司自主研发的智慧药房已经在多地投入使用。与传统药房不同的是，这里的“药师”是一台机器人，它可以快速读取药方信息，并准确地完成全药品的调配。

　　唐山晟群科技有限公司董事长张习加说：“机器人调配过程中，不但核药，而且信息留存可追溯，这样就可以实现药房的药品管理数字化、患者管理智能化、药房管理信息化，也就是说实现智慧药房。”

　　张习加告诉记者，对于晟群这样初创不久的企业来说，最难的是研发过程中生产和采购环节，由于都是单件小批量，很多工厂并不愿意接受。能够顺利地完成研发和落地，得益于他们依托唐山高新区与百川智能机器股份有限公司共同打造的机器人共享制造工厂。

　　百川科技服务公司总经理王孟昭说：“他有创意想法、图纸，我们有加工能力，通过这种合作，助力我们的应用场景能够顺利实施。”

　　从产品创意到生产落地，机器人共享制造工厂为企业提供全产业链全流程共享服务。据测算，在共享工厂加工能够减少15%的时间，降低10%的成本。目前共享工厂已为100余家机器人企业提供服务。

　　唐山高新区发展和改革局工信处处长李福宁说：“加大政策支持力度，高新区管委会每年拿出2000万元补贴共享制造，同时又拿出2000万元设立共享制造资金池，解决小微机器人企业短期资金周转难题。”

　　据了解，除了真金白银的资金支持，河北省还通过成立河北省机器人产业联盟，组织开展多场“机器人+”供需对接会、项目资本对接等活动，发布“机器人+”创新需求榜单，助力机器人产业蓬勃发展，创新应用场景不断涌现。数据显示，2023年1-11月，全省工业机器人产量3142台（套），特种机器人、巡检机器人、焊接机器人市场占有率全国第一。