Droni, ki rešujejo življenja

Droni, ki rešujejo življenja 

Podjetje iz Silicijeve doline je s pomočjo Siemensove programske opreme razvilo zanesljive brezpilotne letalnike, s katerimi je dostava medicinskih potrebščin v odročne kraje tega planeta hitrejša in zanesljivejša kot doslej. 

Iz revije Hi!tech 2/19, januar 2020

Ideja o dronih, ki življenja rešujejo tako, da v dotlej nedostopne kraje prevažajo medicinske potrebščine, se je Keenanu Wryobeku porodila med njegovim obiskom v Tanzaniji. Eden od raziskovalcev zdravstvenega inštituta Ifakara mu je namreč pokazal dolg seznam primerov, pri katerih zdravniki v državi niso imeli dostopa do ustreznih zdravil. Wryobek, ki je bil nato med ustanovitelji podjetja Zipline International Inc., je tako iz prve roke izvedel, da preskrba z medicinskimi izdelki v Tanzaniji niti približno ni primerljiva s tisto v ZDA, in da pomanjkanje zalog krvi v Tanzaniji lahko pomeni smrt pacientov. Tudi tako običajna zdravila, kot so topični antiobiotiki za oskrbo pacientov z urezninami, v Tanzaniji niso na voljo. 

Wryobeka je še posebej prizadela usoda nekega najstnika, ki je imel manjšo ureznino na roki. Ker ni mogel pravočasno dobiti antibiotika, se je rana po nekaj dneh vnela. Pri takojšnji obravnavi bi se rana v najkrajšem času zacelila, tako pa se je infekcija širila naprej, dokler na koncu ni bila potrebna amputacija dela roke.

"Za žensko, ki je pri porodu izgubila veliko krvi, je darovanje krvi relativno enostavna pomoč", pravi Wryobek, vodja produktnega razvoja in inženiringa pri Zipline. "A če ravno takrat pri roki nimamo vrečke krvi, lahko ženska umre. Na svoji poklicni poti sem se ukvarjal z nekaj res pomembnimi projekti, iz katerih na koncu ni bilo nič. Ukvarjal pa sem tudi s kar nekaj projekti, ki so bili popolnoma nepomembni, vendar so se prodajali kot nori. Iskal sem torej projekt, ki bi bil pomemben, hkrati pa bi omogočal nadgradnjo", še pove Wryobek.  

Služba s pomenom

Čas za realizacijo ideje je nastopil leta 2016: pri Zipline so razvili in proizvedli zanesljive drone z visokim dosegom in natančnostjo ter z njimi v Ruandi, državi v notranjosti afriškega kontinenta, postavili sistem dobave medicinskih potrebščin. "Naš prvi letalsko logistični sistem je bil hkrati prvi dostavni sistem na svetu, ki je potekal izključno z droni. Sedaj v Ruandi vsakodnevno rešuje človeška življenja", pravi Keller Rinaudo, izvršni direktor podjetja Zipline. Od začetka delovanja storitve v Ruandi so droni podjetja Zipline opravili že več kot 7.000 poletov ter pri tem dostavili več kakor 13.000 vrečk krvi, med katerimi jih je več tisoč rešilo življenje.

S hitrostjo več kot 100 kilometrov na uro lahko droni medicinske potrebščine na cilj dostavijo hitreje kot katero koli drugo prevozno sredstvo. Droni imajo radij dosega do 80 kilometrov ter lahko prevažajo težo do 1,75 kilograma. Po manj kot 30-ih minutah se naročena zdravila s padalom mehko spustijo na opredeljeno področje, ki ustreza velikosti nekaj parkirnih mest. "Za nas je izziv, kako sestaviti zrakoplov, ki bo svojo progo prevozil zanesljivo v vsakem vremenu ter se pri tem znal spoprijeti tudi z nepredvidenimi razmerami", pravi Wryobek.

Kar se tiče konstrukcije brezpilotnih letalnikov, si pri Zipline ne predstavljajo dela brez digitalizacije. V začetnih letih so v ta namen uporabljali drag sistem za računalniško podprto načrtovanje (CAD). Vendar pa so se kmalu pokazale omejitve, ko je šlo za izvedbo v praksi. Inženirji so potrebovali rešitev z dodatno funkcionalnostjo, ki bi omogočala avtomatizacijo določenih nalog ter podpirala interakcijo s podatkovno banko CAD sistema. Poleg tega naj bi nova rešitev obsegala tudi posebne dodatke (add-ons).

"Vse svoje moči sem usmeril v to, da sem Zipline prepričal v nakup NX", se spominja Scott Parker, strojni inženir pri Zipline. "Pri zrakoplovih, kot je naš, je na primer zelo pomembno, da se vsak posamezni del prilega celoti. S prejšnjimi CAD sistemi smo potrebovali več ur, da smo izvedli potrebne preizkuse. S Siemensovo CAD opremo NX pa enostavno naložimo podatke, vse poteka hitreje, napake pa so izključene." Ko se je ekipa treh inženirjev povečala na devet članov, "je moralo na dronu hkrati delati več ljudi", pravi Paul Perry, še en strojni inženir pri Zipline.

"Plovilo je skupek številnih disciplin: elektrotehnike, strojništva, proizvodnega inženiringa ter seveda letalske tehnike", pravi Wryobek. "NX je zmogljivo orodje, ki v sebi združuje vse te discipline." S pomočjo CAD programske opreme so inženirji pri Zipline lahko tudi ugotovili, na katerih mestih zrakoplova morajo namestiti dragocene materiale, ki jih uporabljajo v letalstvu, ter na katerih mestih lahko uporabijo plastiko ali peno ter kljub temu dosežejo enako strukturno integriteto in enake mehanske funkcije – kljub občutno nižjim stroškom in manjši teži. 

Zdravilo za 13 mio. ljudi 

Zipline z digitalizacijo in avtonomnimi droni postavlja nova tržna merila za dostavo medicinskega blaga. Podjetje s sedežem v kalifornijski Silicijevi dolini razvija, proizvaja in upravlja majhne robotske letalnike za dobavo nujno potrebnih medicinskih izdelkov. Z letalniki družbe Zipline imajo ljudje, ki živijo na težko dostopnih področjih z nezadostno cestno infrastrukturo, v najkrajšem času na voljo zanesljiv in plačljiv dostop do življenjsko pomembnih zdravil in vrečk krvi. V Ruandi so droni, ki so nastali s pomočjo Siemensove programske opreme NX, opravili že na tisoče poletov ter rešili na stotine ljudi – pri skoraj stoodstotni zanesljivosti.

www.flyzipline.com

To je super zadeva, da naši droni dejansko lahko rešujejo človeška življenja!
Jeremy Schwartz, inženir robotike pri Zipline

Zmanjšanje teže kot glavna naloga

Zaradi visoke teže za dostavo predvidenih medicinskih potrebščin je preizkušanje teže zelo pomembno. Vsak kilogram manj podaljša doseg zrakoplova za pet odstotkov. S programom NX Journal lahko Zipline izdela specifičen podroben seznam potrebnih sestavnih delov, ki omogoča natančen prikaz teže posameznih delov ter s tem optimizacijo drona. Težo je mogoče zmanjšati s hitro analizo debeline ali obremenitev, tako da je potrebnih manj ponovitev oziroma testiranj, da bi se dosegla predvidena teža. "Pri optimizaciji drona so v ospredju konstruktivni in termični vidiki", pojasni Perry. "Ker je teža za nas najpomembnejša spremenljivka, se ukvarjamo predvsem s konstruktivnimi izboljšavami. Tako smo lahko zmanjšali težo brez izgub pri togosti in trdnosti."   

Preden gre dron v proizvodnjo, na njem izvedejo več simulacij. Pri teh virtualnih testnih poletih lahko Zipline na primer simulira toplotne karakteristike akumulatorja ali delovanje drona v termičnih razmerah tropske Ruande. Brezpilotni letalniki podjetja Zipline so oblikovani tako, da jih je mogoče sestaviti brez večjega truda. "Montažo smo zelo poenostavili", pove Sam Chaknova, še eden iz skupine strojnih inženirjev pri Zipline. "Droni morajo biti tudi zelo enostavni za vzdrževanje, saj je le tako možno vzdrževanje na kraju uporabe, da se omogoči, da so droni vedno na voljo za letenje na pomoč." Njegov kolega Jeremy Schwartz, inženir robotike pri Zipline, doda: "Ko eden naših dronov v Ruandi poleti, potem dostavlja kri za nekoga, ki jo nujno potrebuje. Tu v Kaliforniji to omogočami z našimi preizkusi. To je super zadeva, da naši droni dejansko lahko rešujejo človeška življenja!".

Droni morajo biti zelo enostavni za vzdrževanje, da so vedno na voljo za uporabo.