CN111820921A - 一种定心运动采血装置及包含该装置的机器人 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种定心运动采血装置，包括调姿模块、红外成像模块(2)及静脉穿刺装置(1)；所述调姿模块适于驱动所述红外成像模块(2)及静脉穿刺装置(1)绕第一中心线(5)转动，所述静脉穿刺装置(1)包括穿刺运动单元(11)、与所述穿刺运动单元(11)固定连接的摆动单元(12)、与所述摆动单元(12)的摆臂(123)固定连接的采血针组件(13)；所述穿刺运动单元(11)适于驱动所述摆动单元(12)沿Z轴移动，所述摆动单元(12)适于驱动采血针组件(13)绕第二中心线(6)转动；所述第一中心线(5)与所述第二中心线(6)相交于采血点，所述采血针组件(13)包括采血针(133)，所述采血针(133)的针尖轮廓线(135)始终指向所述采血点。本公开的方案能够达到精确调节采血针(133)角度的目的。

Description

一种定心运动采血装置及包含该装置的机器人
技术领域
本公开涉及血液取样装置领域，尤其涉及一种定心运动采血装置及包含该装置的机器人。
背景技术
目前国内医疗环境的许多应用场景都实现了自动化，但采血环节还普遍采用人工采血的方法。护士采用现有人工静脉采血的方式采血时，存在工作量大、工序复杂、血管不好找等问题，不仅给她们的工作带来诸多不便，还增加了患者的痛苦。在采血这个过程中，医护人员与患者之间避免不了接触与暴露，存在病菌感染的风险，带来了医护职业安全隐患的问题。目前美国VascuLogic公司开发了静脉采血机器人，该机器人装有超声波彩色多普勒成像和红外成像，能够自动确定采血针的插入位置。北京迈纳士手术机器人技术股份有限公司和上海迈鹊医用机器人技术有限公司联合开发的智能医用采血机器人，其以红外线相机照射手肘内侧，自动分析所拍摄的影像，检查血管构造，找出最适合抽血的血管。然而，由于血管走向的多样性与复杂性，采血装置面临着采血针角度不易调整的技术问题，调整角度无法达到理想角度，从而导致出现医疗事故。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种定心运动采血装置，以达到精确调节采血针角度的目的。本公开的目的通过以下方案实现：
一种定心运动采血装置，包括调姿模块、红外成像模块及静脉穿刺装置；所述调姿模块适于驱动所述红外成像模块及静脉穿刺装置绕第一中心线转动，所述静脉穿刺装置包括穿刺运动单元、与所述穿刺运动单元固定连接的摆动单元、与所述摆动单元的摆臂固定连接的采血针组件；所述穿刺运动单元适于驱动所述摆动单元沿Z轴移动，所述摆动单元适于驱动采血针组件绕第二中心线转动；所述第一中心线与所述第二中心线相交于采血点，所述采血针组件包括采血针，所述采血针的针尖轮廓线始终指向所述采血点。
进一步地，所述红外成像模块包括红外相机、2D轮廓测量单元及超声波探头，两个红外相机对称分布于所述超声波探头的两侧；两所述红外相机成角度设置；所述超声波探头侧面还固定有所述2D轮廓测量单元。
进一步地，所述红外成像模块还包括XY微调台及中间连接块，所述XY微调台顶部固定于所述调姿模块，底部用于固定所述中间连接块，所述中间连接块与所述超声波探头、2D轮廓测量单元固定连接。
进一步地，所述穿刺运动单元包括穿刺装置Z向驱动单元及穿刺装置滑块；所述摆动单元包括穿刺装置固定架、摆臂电机及摆臂；所述穿刺装置Z向驱动单元固定于所述调姿模块，所述穿刺装置Z向驱动单元适于驱动所述穿刺装置滑块沿Z向移动；所述穿刺装置固定架的第一端与所述穿刺装置滑块固定连接，第二端与所述摆臂转动连接，所述穿刺装置固定架的第二段还固定连接有用于驱动所述摆臂转动的摆臂电机。
进一步地，所述采血针组件包括采血针直流电机、针头夹紧机构、采血针；所述采血针直流电机适于驱动所述针头夹紧机构开合以夹紧或释放所述采血针。
进一步地，所述采血针组件还包括采血针进给运动单元及采血针进给滑块，所述采血针进给滑块夹紧所述采血针直流电机，所述采血针进给运动单元驱动所述采血针进给滑块直线运动。
进一步地，所述采血针组件还包括输血软管及液位传感器，所述采血针末端连接有输血软管，所述液位传感器用于感应所述输血软管内的血液位置。
本公开还提供了一种采血机器人，包括上述定心运动采血装置及三轴运动平台，所述三轴运动平台包括依次连接的X轴直线运动单元、Z轴直线运动单元及Y轴直线运动单元；所述Y轴直线运动单元上设有与所述定心运动采血装置固定连接的Y轴直线运动单元滑块。
进一步地，本公开提供了上述采血机器人的采血方法，包括以下步骤：
红外相机处理步骤：
红外相机采集血管红外图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管轮廓，通过对血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和血管中心线到血管两侧轮廓的距离，所述距离为血管半径；
选择血管中心线上血管半径最大处作为最优采血穿刺点，得到最佳采血点位置信息，所述最佳采血点位置信息包括最优采血穿刺点在图像X、Y方向的坐标位置；
根据采血穿刺方向，以最优采血穿刺点所在血管中心线上沿采血穿刺方向选取一定点拟合血管中心线曲线方程，求导得到血管中心线在所述最优采血穿刺点处的切线斜率，所述切线斜率即为最佳采血点静脉血管角度信息；
2D轮廓测量单元处理步骤：
2D轮廓测量单元扫描最佳采血点的血管皮肤区域形貌高度信息，并发送至上位机，上位机拟合血管处皮肤轮廓曲线方程，曲线方程按照二次多项式的最小二乘法拟合得到；
根据拟合血管处皮肤轮廓曲线方程在穿刺位置求导得到穿刺点处切线斜率和角度，穿刺点处的切线斜率和角度为最佳采血点附近皮肤的角度信息；
超声波探头处理步骤：
超声探头采集最佳采血点皮下血管深度图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管上、下壁轮廓线的深度，选择血管壁上下轮廓线中间位置，即血管腔中心线位置为最佳采血点静脉血管的深度信息；
机器执行控制步骤：
上位机根据分析获得的最佳采血点位置信息、最佳采血点静脉血管角度信息、最佳采血点附近皮肤的角度信息、最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血机器人执行采血。
进一步地，根据最佳采血点位置信息控制三轴运动平台及穿刺运动单元将采血针组件移动至手臂上方静脉采血点附近；
根据最佳采血点静脉血管角度信息控制调姿模块旋转一定角度使采血针组件与最佳采血点所在静脉血管方向保持一致；
根据最佳采血点附近皮肤的角度信息控制摆臂电机带动摆臂使所述采血针摆动与皮肤成一个合适的角度；
根据最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血针的刺入深度。
相比于现有技术本公开的优势在于：本公开提供的定心运动采血装置，其调姿模块适于驱动所述红外成像模块及静脉穿刺装置绕第一中心线转动，摆动单元适于驱动采血针组件绕第二中心线转动，并且将第一中心线与所述第二中心线的铰链设置为采血点，采血针的针尖轮廓线始终指向所述采血点。即使所述调姿模块与所述摆动单元的摆动存在一定旋转角度误差，其旋转交点保持相对不变，进而采血针运动至最终采血点的空间坐标保持相对不变。同时可以设置静脉穿刺装置每次执行扎针时，所述采血针针尖的位置被记录下来作为初始点，利用2D轮廓测量单元标定针尖位置，从而能够减少由于针管制造公差而引起的误差与机械装配误差，达到精确调节采血针角度的目的。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1为本公开的采血机器人的使用示意图；
图2为图1采血机器人的静脉穿刺装置示意图；
图3为图1采血机器人第一中心线及第二中心线位置示意图；
图4为图1采血机器人第一中心线及针尖轮廓线位置示意图；
图5为图2静脉穿刺装置的采血针组件示意图；
图6为图1采血机器人红外成像模块示意图；
图7为图1采血机器人使用方法流程图。
其中：1、静脉穿刺装置；11、穿刺运动单元；111、穿刺装置Z向驱动单元；112、穿刺装置滑块；12、摆动单元；121、穿刺装置固定架；122、摆臂电机；123、摆臂；13、采血针组件；131、采血针直流电机；132、针头夹紧机构；133、采血针；134、输血软管；135、针尖轮廓线；136、液位传感器；137、采血针进给滑块；138、采血针进给运动单元；2、红外成像模块；21、XY微调台；22、中间连接块；23、超声探头固定夹；24、超声波探头；25、红外相机；26、2D轮廓测量单元；31、旋转台；32、旋转架；4、三轴运动平台；41、X轴直线运动单元；42、Z轴直线运动单元；43、Y轴直线运动单元；44、Y轴直线运动单元滑块；5、第一中心线；6、第二中心线。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
参见附图1，提供一种采血机器人，包括定心运动采血装置及三轴运动平台4。所述定心运动采血装置包括静脉穿刺装置1、红外成像模块2及调姿模块。三轴运动平台4包括依次连接的X轴直线运动单元41、Z轴直线运动单元42及Y轴直线运动单元43；所述Y轴直线运动单元43上设有与所述定心运动采血装置固定连接的Y轴直线运动单元滑块44。所述Z轴指垂直于水平面的直线，X轴与Y轴是相互垂直并与水平面平行的直线。容易得知，通过三轴运动平台4的三轴围绕出一个工作空间，三轴运动平台4能够将所述定心运动采血装置移动到该工作空间的任意一个点上。但是，定心采血装置实现采血不但要进行位置调整，还需要进行姿态调整，本公开将姿态调整的机构设置于定心采血装置中。定心采血装置的调姿模块包括旋转台31及旋转架32。旋转台31的顶部固定于所述Y轴直线运动单元滑块44下部，并在所述旋转台31下部固定所述旋转架32，通过旋转架32固定所述红外成像模块2及静脉穿刺装置1，从而保障了红外成像模块2及静脉穿刺装置1的相对位置。所述调姿模块适于驱动所述红外成像模块2及静脉穿刺装置1绕第一中心线5转动(附图3)。
参见附图2，公开了定心采血装置的静脉穿刺装置1。所述静脉穿刺装置1包括穿刺运动单元11、与所述穿刺运动单元11固定连接的摆动单元12、与所述摆动单元12的摆臂固定连接的采血针组件13。所述穿刺运动单元11适于驱动所述摆动单元12沿Z轴移动，所述摆动单元12适于驱动采血针组件13绕第二中心线6转动；所述第一中心线5与所述第二中心线6相交于采血点(附图3)，所述采血针组件13包括采血针133，所述采血针133的针尖轮廓线135始终指向所述采血点(附图4)。此时，即使所述调姿模块与所述摆动单元12的摆动存在一定旋转角度误差，其旋转交点(采血点)保持相对不变，进而采血针133运动至最终采血点的空间坐标保持相对不变。从而达到精确调节采血针133角度的目的，避免采血针133误扎患者致使事故发生。
在进一步的优化方案中，所述穿刺运动单元11为直线运动单元，穿刺运动单元11包括但不限于丝杆直线运动单元、同步带传动、直线电机、电缸、电动推杆等直线运动装置。优选地，所述穿刺运动单元11包括穿刺装置Z向驱动单元111及穿刺装置滑块112，所述摆动单元12包括穿刺装置固定架121、摆臂电机122及摆臂123。所述穿刺装置Z向驱动单元111固定于所述旋转架32。所述旋转架32包括水平设置的顶架及固定于顶架侧边且竖直向下延伸的侧架，所述穿刺装置Z向驱动单元111固定于所述侧架，从而提供增大所述穿刺装置Z向驱动单元111的安装接触面，保障其装配可靠性。所述穿刺装置Z向驱动单元111适于驱动所述穿刺装置滑块112沿Z向移动，从而带动与穿刺装置滑块112固定连接的穿刺装置固定架121一并移动。如图2所示，所述穿刺装置固定架121的第一端与所述穿刺装置滑块112固定连接，第二端与所述摆臂123转动连接。所述穿刺装置固定架121的第二段还固定连接有用于驱动所述摆臂123转动的摆臂电机122。所述摆臂123固定于摆臂电机122的输出法兰上。摆臂电机122的转动轴线水平设置，并且摆臂电机122的转动轴线即第二中心线6(附图3)。所述摆臂电机122优选为直流减速电机。
参见附图2、5，所述采血针组件13包括采血针直流电机131、针头夹紧机构132、采血针133、输血软管134、液位传感器136、采血针进给运动单元138、采血针进给滑块137及采血针进给运动单元138。所述针头夹紧机构132包括固定夹持件与活动夹持件，其中活动夹持件与采血针直流电机131固连，由所述采血针直流电机131驱动针头夹紧机构132开合实现采血针的抓取功能，针头夹紧机构132开合工作行程为4mm-6mm。所述针头夹紧机构132的固定夹持件通过采血针进给滑块137固定在采血针进给运动单元138上。采血针直流电机131固定在采血针进给滑块137上。为了保证采血机器人的安全性，所述穿刺运动单元11的行程约为30mm-40mm，当所述采血针133需要实施静脉穿刺时，所述穿刺运动单元11将带动整个所述静脉穿刺装置1向下移动一定距离并实施静脉穿刺采血功能。当所述静脉穿刺装置1在待机时整个所述静脉穿刺装置1在远离手臂上方的位置，从而保证了所述采血针133距离手臂有一定安全距离。为了保障所述采血机器人的安全性，所述的穿刺运动单元11具有带刹车功能，且还具有力矩控制模式，其向下运动时可以设置阻力的大小控制其运动或停止，进一步保障了使用者的安全性。
参见附图4-5，为了实现血液样本的自动化采集功能，所述采血针组件13还包括输血软管134及液位传感器136，所述采血针133末端连接有输血软管134，所述液位传感器136用于感应所述输血软管134内的血液位置。当实施静脉采血成功后，液位传感器136检测到与静脉采血针133连接软管内有血液流出后，接着提示将另一头采血针插入真空管进行血液的收集。从而实现了血液样本的自动化采集功能。
参见附图6，所述红外成像模块2包括超声波探头24、红外相机25及2D轮廓测量单元26。两所述红外相机25通过固定架对称挂载在所述超声波探头24中部两侧，两红外相机25成角度设置。从而增加红外相机25成像视野广度，并利用双相机成角度设置的特性提供静脉血管所在的深度信息，提高智能采血机器人静脉穿刺深度的准确性。所述超声波探头24内侧面还固定有2D轮廓测量单元26。更具体地，所述红外成像模块2还包括XY微调台21、中间连接块22及超声探头固定夹23，所述XY微调台21顶部固定于所述调姿模块，底部用于固定所述中间连接块22，所述中间连接块22与所述超声波探头24、2D轮廓测量单元26固定连接。所述超声波探头24通过超声探头固定夹23固定在所述中间连接块22上，所述红外相机25固定在超声探头固定夹23两侧面。参见附图2-3，所述第一中心线5与第二中心线6正交，且交点设置在所述超声波探头24探测面的下方。所述超声波探头24通过USB接口与上位机连接，所述超声成像软件在上位机上运行并利用视觉算法程序显示皮肤下静脉血管截面的深度信息，上位机程序根据静脉血管超声成像来计算与分析静脉血管的深度信息并控制所述采血针133实施静脉穿刺动作。
进一步地，所述2D轮廓测量单元343用于扫描手臂皮肤上多个采血点附近皮肤的距离数据，并将该数据传送给上位机，上位机接收所述2D轮廓测量单元343多组距离数据并分析得到采血点附近皮肤的角度信息。进一步地，所述采血机器人具有针尖初始位置标定功能，直径0.7mm静脉采血针331针管长度公差为+1.5mm/-2.0mm。因此本公开采用了所述2D轮廓测量单元343对采血针331的针尖的初始位置进行标定，从而提高了扎针准确率。该2D轮廓测量单元343的宽度方向探测精度为2.5μm，高度方向探测精度为±0.03％H(H为被侧物体高度)。当人准备就绪后，所述采血针进给运动单元335驱动所述采血针331前进一定距离，当所述采血针331的针尖接触所述2D轮廓测量单元343发出的线激光时，所述采血针进给运动单元335停止运动，此时上位机将该位置记录下来(该位置具体表现为采血针进给运动单元335行走的距离信息，以及采血针331的针尖所在该位置的高度信息)，该位置作为静脉穿刺的初始位置，所述2D轮廓测量单元343相对固定在所述超声波探头341的内侧，所述静脉穿刺装置33上每次执行扎针时所述采血针331针尖的位置被记录下来作为初始点，因此所述2D轮廓测量单元343标定针尖位置的方法减少了由于针管制造公差而引起的误差与机械装配误差。优选地，所述2D轮廓测量单元343的激光线光束距离超声波探头内侧1-5mm，所述超声波探头341的探测面与静脉采血针331成90°布置，所述超声波探头341通过USB接口与上位机连接，所诉超声成像软件在上位机上运行并显示皮肤下静脉血管截面的深度信息，上位机程序根据静脉血管超声成像来计算与分析静脉血管的深度信息并控制所述静脉采血针331实施静脉穿刺动作。从而达到结构紧凑并且提高测量精确度的技术效果。
参见附图7，本公开提供了采血机器人的使用方法，首先将被采血人的手臂放入手臂摆放槽内，并确认个人信息。接着利用采血机器人针头夹紧机构132在固定工位抓取采血针133，然后红外相机25结合上位机算法程序开始识别出手臂上最佳采血点的静脉血管位置信息与血管方向角度信息(上位机算法程序根据红外成像自动识别出手臂上最粗的静脉血管与血管直径最大处作为最佳采血点)，接着控制系统控制Z轴升降台、X轴直线运动单元41、Y轴直线运动单元43运动使超声波探头24至该最佳采血点上方并与皮肤接触，上位机显示并计算静脉血管的深度信息，接着安装在手臂上方的2D轮廓测量单元26(激光测距传感器)扫描多个皮肤穿刺点附近的距离，上位机根据多个不同的距离计算并得到采血点附近皮肤的角度信息。
此时上位机将静脉采血点的血管方向角度信息、静脉血管深度信息、皮肤角度信息等数据直接驱动采血机器人，或通过运动控制器或控制系统控制采血机器人。调姿模块接收控制信息后转动一定角度并让采血针133与采血点所在的静脉血管方向保持一致，接着控制穿刺运动单元11移动一定距离，使采血针133的运行中心与采血点重合，然后摆臂电机122带动摆臂123摆动与皮肤成一定角度，最后采血针进给运动单元138通过驱动采血针进给滑块137带动采血针133至运动中心(即最终采血点)实施静脉采血。当实施静脉采血成功后，液位传感器136检测到与静脉采血针连接软管内有血液流出后，接着提示将另一头采血针插入真空管进行血液的收集。从而实现了血液样本的自动化采集功能。
具体地，所述采血机器人存储有执行以上方法的程序及算法。该程序及算法包括红外相机处理、2D轮廓测量单元处理、超声波探头处理等步骤。其执行过程如下所述。
红外相机处理步骤中，红外相机采集血管红外图像并发送上位机，上位机执行以下步骤：
S1:提取图像中的血管轮廓，通过对血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和血管中心线到血管两侧轮廓的距离，所述距离为血管半径.
S2：选择血管中心线上血管半径最大处作为最优采血穿刺点，得到最佳采血点位置信息，所述最佳采血点位置信息包括最优采血穿刺点在图像X、Y方向的坐标位置。
S3:根据采血穿刺方向，以最优采血穿刺点所在血管中心线上沿采血穿刺方向选取一定点拟合血管中心线曲线方程，求导得到血管中心线在所述最优采血穿刺点处的切线斜率，所述切线斜率即为最佳采血点静脉血管角度信息。
2D轮廓测量单元处理步骤中，2D轮廓测量单元扫描最佳采血点的血管皮肤区域形貌高度信息并发送上位机，上位机执行以下步骤：
S1:拟合血管处皮肤轮廓曲线方程，曲线方程按照二次多项式的最小二乘法拟合得到；其表达式为：f(x)＝a0+1x+a2x2，其中f(x)为血管处皮肤形貌高度的拟合曲线方程；x为血管处皮肤上点的坐标；a0-a2为多项式系数，按照最小二乘法，要求拟合曲线方程与实际点残差平方和最小，其表达式为：
Figure BDA0002527216020000101
其中E为残差平方和，要求E为最小，xi、yi为血管处皮肤上点的坐标；N为点集总数。
S2:根据拟合血管处皮肤轮廓曲线方程在穿刺位置求导得到穿刺点处切线斜率k和角度a，穿刺点处的切线斜率和角度为最佳采血点附近皮肤的角度信息；其计算表达式为：k＝f′(p)，α＝arctan(k)，其中k为血管处皮肤轮廓切线斜率；xp为皮肤上待穿刺点的位置；α为血管处皮肤轮廓倾斜角度。
超声波探头处理步骤中，超声探头采集最佳采血点皮下血管深度图像并发送至上位机，上位机执行以下步骤：
提取图像中的血管上、下壁轮廓线的深度h1、h2，选择血管壁上下轮廓线中间位置，即血管腔中心线位置作为末端执行装置运动深度位置，其深度为：
Figure BDA0002527216020000111
由采血针穿刺角度α可得最终穿刺距离为
Figure BDA0002527216020000112
血管腔中心线位置为最佳采血点静脉血管的深度信息。
机器执行控制步骤：
上位机根据最佳采血点位置信息、最佳采血点静脉血管角度信息、最佳采血点附近皮肤的角度信息、最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血机器人执行采血。
进一步地，机器执行控制步骤中，还包括以下处理方法：
根据最佳采血点位置信息控制三轴运动平台及穿刺运动单元将采血针组件移动至手臂上方静脉采血点附近；
根据最佳采血点静脉血管角度信息控制调姿模块旋转一定角度使采血针组件与最佳采血点所在静脉血管方向保持一致；
根据最佳采血点附近皮肤的角度信息控制摆臂电机带动摆臂使所述采血针摆动与皮肤成一个合适的角度；
根据最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血针的刺入深度。
本公开提供的采血机器人，具有各部分运动机构原理简单稳定精度高的特点，能够实现采血机器人自动静脉识别与静脉穿刺功能，并达到降低医疗事故的效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种定心运动采血装置，其特征在于：包括调姿模块、红外成像模块(2)及静脉穿刺装置(1)；所述调姿模块适于驱动所述红外成像模块(2)及静脉穿刺装置(1)绕第一中心线(5)转动；
所述静脉穿刺装置(1)包括穿刺运动单元(11)、与所述穿刺运动单元(11)固定连接的摆动单元(12)、与所述摆动单元(12)的摆臂(123)固定连接的采血针组件(13)；所述穿刺运动单元(11)适于驱动所述摆动单元(12)沿Z轴移动，所述摆动单元(12)适于驱动采血针组件(13)绕第二中心线(6)转动；
所述第一中心线(5)与所述第二中心线(6)相交于采血点，所述采血针组件(13)包括采血针(133)，所述采血针(133)的针尖轮廓线(135)始终指向所述采血点。
2.如权利要求1所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述红外成像模块(2)包括红外相机(25)、2D轮廓测量单元(26)及超声波探头(24)，两个红外相机(25)对称分布于所述超声波探头(24)的两侧；两所述红外相机(25)成角度设置；所述超声波探头(24)侧面还固定有所述2D轮廓测量单元(26)。
3.如权利要求2所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述红外成像模块(2)还包括XY微调台(21)及中间连接块(22)，所述XY微调台(21)顶部固定于所述调姿模块，底部用于固定所述中间连接块(22)，所述中间连接块(22)与所述超声波探头(24)、2D轮廓测量单元(26)固定连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述穿刺运动单元(11)包括穿刺装置Z向驱动单元(111)及穿刺装置滑块(112)；所述摆动单元(12)包括穿刺装置固定架(121)、摆臂电机(122)及摆臂(123)；
所述穿刺装置Z向驱动单元(111)固定于所述调姿模块，所述穿刺装置Z向驱动单元(111)适于驱动所述穿刺装置滑块(112)沿Z向移动；
所述穿刺装置固定架(121)的第一端与所述穿刺装置滑块(112)固定连接，第二端与所述摆臂(123)转动连接，所述穿刺装置固定架(121)的第二段还固定连接有用于驱动所述摆臂(123)转动的摆臂电机(122)。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述采血针组件(13)包括采血针直流电机(131)、针头夹紧机构(132)、采血针(133)；所述采血针直流电机(131)适于驱动所述针头夹紧机构(132)开合以夹紧或释放所述采血针(133)。
6.如权利要求5所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述采血针组件(13)还包括采血针进给运动单元(138)及采血针进给滑块(137)，所述采血针进给滑块(137)夹紧所述采血针直流电机(131)，所述采血针进给运动单元(138)驱动所述采血针进给滑块(137)直线运动。
7.如权利要求6所述的一种定心运动采血装置，其特征在于：所述采血针组件(13)还包括输血软管(134)及液位传感器(136)，所述采血针(133)末端连接有输血软管(134)，所述液位传感器(136)用于感应所述输血软管(134)内的血液位置。
8.一种采血机器人，其特征在于：包括权利要求2-7任意一项所述的定心运动采血装置及三轴运动平台(4)，所述三轴运动平台(4)包括依次连接的X轴直线运动单元(41)、Z轴直线运动单元(42)及Y轴直线运动单元(43)；所述Y轴直线运动单元(43)上设有与所述定心运动采血装置固定连接的Y轴直线运动单元滑块(44)。
9.一种基于权利要求8所述采血机器人的采血方法，其特征在于包括以下步骤：
红外相机(25)处理步骤：
红外相机(25)采集血管红外图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管轮廓，通过对血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和血管中心线到血管两侧轮廓的距离，所述距离为血管半径；
选择血管中心线上血管半径最大处作为最优采血穿刺点，得到最佳采血点位置信息，所述最佳采血点位置信息包括最优采血穿刺点在图像X、Y方向的坐标位置；
根据采血穿刺方向，以最优采血穿刺点所在血管中心线上沿采血穿刺方向选取一定点拟合血管中心线曲线方程，求导得到血管中心线在所述最优采血穿刺点处的切线斜率，所述切线斜率即为最佳采血点静脉血管角度信息；
2D轮廓测量单元(26)处理步骤：
2D轮廓测量单元(26)扫描最佳采血点的血管皮肤区域形貌高度信息，并发送至上位机，上位机拟合血管处皮肤轮廓曲线方程，曲线方程按照二次多项式的最小二乘法拟合得到；
根据拟合血管处皮肤轮廓曲线方程在穿刺位置求导得到穿刺点处切线斜率和角度，穿刺点处的切线斜率和角度为最佳采血点附近皮肤的角度信息；
超声波探头(24)处理步骤：
超声探头采集最佳采血点皮下血管深度图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管上、下壁轮廓线的深度，选择血管壁上下轮廓线中间位置，即血管腔中心线位置为最佳采血点静脉血管的深度信息；
机器执行控制步骤：
上位机根据分析获得的最佳采血点位置信息、最佳采血点静脉血管角度信息、最佳采血点附近皮肤的角度信息、最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血机器人执行采血。
10.如权利要求9所述的采血方法，其特征在于：
根据最佳采血点位置信息控制三轴运动平台(4)及穿刺运动单元(11)将采血针组件(13)移动至手臂上方静脉采血点附近；
根据最佳采血点静脉血管角度信息控制调姿模块旋转一定角度使采血针组件(13)与最佳采血点所在静脉血管方向保持一致；
根据最佳采血点附近皮肤的角度信息控制摆臂电机(122)带动摆臂(123)使所述采血针(133)摆动与皮肤成一个合适的角度；
根据最佳采血点静脉血管的深度信息控制采血针(133)的刺入深度。
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