用于基于 PfSPZ 疟疾疫苗生产的蚊子拾放系统
机器人学
2023-04-17 v1
摘要
疟疾的治疗是一项全球健康挑战，可受益于该疾病疫苗的广泛引入。已开发出一种利用疟原虫（Plasmodium falciparum，Pf）子孢子（SPZ）制备活体生物疫苗的方法，这些子孢子集中于受感染蚊子的唾液腺中。当前获取这些 PfSPZ 的手动解剖方法对于大规模疫苗生产并非最优高效。我们提出了一种改进的解剖流程及一种机械夹具，可提高蚊子解剖速率并助力该生产环节的去技能化。我们进一步展示了该生产流程中关键步骤的自动化，即将蚊子从暂存装置拾取并放置到解剖组件中。这一机器人蚊子拾放系统的单元测试采用定制设计的微夹爪，安装于四自由度（4-DOF）机器人上，并在计算机视觉系统引导下进行。蚊子被自主抓取并拉至一对带缺口的解剖刀片处以去除蚊头，从而可触及唾液腺。放置到刀片中时根据计算机视觉输出进行自适应，以适配每只被抓蚊子的独特解剖结构与朝向。在该系统对 50 只蚊子的试点测试中，我们展示了 100% 的抓取准确率，以及 90% 的将蚊子颈部置于刀片缺口中从而可去头的放置准确率。对于这一困难且非标准的拾放任务，这是一个有前景的结果。
引用
@article{arxiv.2004.05702,
title = {A Mosquito Pick-and-Place System for PfSPZ-based Malaria Vaccine Production},
author = {Henry Phalen and Prasad Vagdargi and Mariah L. Schrum and Sumana Chakravarty and Amanda Canezin and Michael Pozin and Suat Coemert and Iulian Iordachita and Stephen L. Hoffman and Gregory S. Chirikjian and Russell H. Taylor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.05702},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 11 figures, Manuscript submitted for Special Issue of IEEE CASE 2019 for IEEE T-ASE