CN112587102A - 一种用于脉诊的机械手臂装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种用于脉诊的机械手臂装置，其技术方案要点是：包括：多指机械手，包括第一移动机构、设置在第一移动机构上的第二移动机构、设置在第二移动机构上的第三移动机构、设置在第三移动机构上的第一转动机构、设置在第一转动机构上的手指测量机构；引导臂托，设置在手指测量机构的移动范围内，用于放置人体手臂，并使手臂脉搏位置正面朝上；第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构用于将手指测量机构移动至引导臂托的上方的指定位置，第一转动机构用于带动手指测量机构转动进而对手臂进行按压测量。本申请实施例提供的一种用于脉诊的机械手臂装置具有减少机械臂测量运动规划的复杂程度的优点。

Description

一种用于脉诊的机械手臂装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种用于脉诊的机械手臂装置。

背景技术

传统中医诊疗具有鲜明特色，目前中医诊疗装备在临床应用中存在不完全符合中医原理、容易受人为操作影响等问题，实际临床应用受阻。脉象的形成，反映于寸口之脉上，切脉独取寸口处称为“寸口诊法”。目前的中医脉诊装备多采用手环搭配传感器的机构组成，操作流程复杂，依赖于专业从业人员佩戴与反复调整。

机械手是指可以模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。现有的大多数机械手采用的是点位控制方式，对于结合智能机械手的如面向中医脉象信号采集的工作目标，需要机械手手指末端接触到受诊目标手腕上的特定位置，但由于受诊目标身体条件不同，采集过程中也难以保持受诊目标的手腕位姿，因此通常需要6自由度的机械臂才能对任意放置的采集点位置与任意体表角度进行测量，6自由度的机械臂不仅成本高，其运动路径比较复杂，对编程有更高的要求。

针对上述问题，亟需提供一种新的解决方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种用于脉诊的机械手臂装置，具有减小机械臂测量运动规划的复杂程度、降低使用成本的优点。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于脉诊的机械手臂装置，技术方案如下：

包括：

多指机械手，所述多指机械手包括第一移动机构、设置在所述第一移动机构上的第二移动机构、设置在所述第二移动机构上的第三移动机构、设置在所述第三移动机构上的第一转动机构、设置在所述第一转动机构上的手指测量机构；

引导臂托，所述引导臂托固定设置在所述手指测量机构的移动范围内，所述引导臂托设置有限位腔，所述限位腔的表面为朝上开口的圆弧曲面用于引导放置人体手臂，使手臂脉搏位置正面朝上；

所述第一移动机构、所述第二移动机构以及所述第三移动机构用于将所述手指测量机构移动至所述引导臂托的上方的指定位置，所述第一转动机构用于带动所述手指测量机构转动进而对手臂进行按压测量。

进一步地，在本申请实施例中，所述手指测量机构包括安装臂以及测量臂，所述安装臂固定设置在所述第一转动机构上，所述测量臂固定设置在所述安装臂上，所述测量臂上设置有多个呈阵列式分布的仿形手指，每个所述仿形手指上设置有用于采集脉搏信息的传感器。

进一步地，在本申请实施例中，所述测量臂包括第一安装架，所述第一安装架上设置有第一动力部件，所述仿形手指与所述第一安装架铰接，所述仿形手指与所述第一动力部件铰接，所述第一动力部件用于驱动所述仿形手指围绕所述第一安装架进行转动。

进一步地，在本申请实施例中，所述第一安装架的一侧设置有第一铰轴，所述第一铰轴铰接有第二安装架，所述第二安装架上设置有第二动力部件，所述第二动力部件以及所述第二安装架共同铰接有所述仿形手指，所述第一安装架上设置有第四动力部件，所述第四动力部件用于驱动所述第二安装架绕着所述第一铰轴转动。

进一步地，在本申请实施例中，所述第一安装架的另一侧设置有第二铰轴，所述第二铰轴铰接有第三安装架，所述第三安装架上设置有第三动力部件，所述第三动力部件以及所述第三安装架共同铰接有所述仿形手指，所述第四动力部件用于驱动所述第三安装架绕着所述第二铰轴转动。

进一步地，在本申请实施例中，所述第四动力部件上设置有连接块，所述连接块两侧均铰接设置有连杆，通过所述连杆与所述第二安装架以及第三安装架铰接，在所述第四动力部件的推动下使所述第二安装架与所述第三安装架朝着各自两侧进行动作。

进一步地，在本申请实施例中，所述第一转动机构连接有自锁传动机构。

进一步地，在本申请实施例中，所述第一转动机构上设置有转盘，所述安装臂设置在所述转盘上，所述安装臂与所述转盘之间设置有加强件。

进一步地，在本申请实施例中，所述引导臂托包括手臂段与手背段，所述手臂段与所述手背段之间呈倾斜向下设置，且所述手臂段与所述手背段的上表面为圆弧曲面。

由上可知，本申请实施例提供的一种用于脉诊的机械手臂装置，利用引导臂托将人体手臂进行引导放置，使脉搏的位置正面朝上，通过限位腔对手臂进行限位，然后第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构将手指测量机构移动至引导臂托的上方位置，由第一转动机构带动手指测量机构进行转动，进而由手指测量机构对脉搏进行按压并收集测量数据，第一移动机构、第二移动机构、第三移动机构以及第一转动机构均为独立控制，具有减小机械臂机构运动出现的误差累计、减小测量运动规划的复杂程度的有益效果。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于脉诊的机械手臂装置结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种用于脉诊的机械手臂装置结构示意图。

图3为本申请实施例提供的手指测量机构的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的手指测量机构的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的手指测量机构的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种用于脉诊的机械手臂装置结构示意图。

图7为本申请实施例提供的引导臂托结构示意图。

图中：100、多指机械手；200、引导臂托；110、第一移动机构；120、第二移动机构；130、第三移动机构；140、第一转动机构；150、手指测量机构；160、自锁传动机构；201、手臂段；202、手背段；141、大蜗轮；142、转盘；143、加强件；151、安装臂；152、测量臂；153、仿形手指；154、传感器；161、大蜗杆；1521、第一安装架；1522、第一动力部件；1523、第二安装架；1524、第二动力部件；1525、第一铰轴；1526、第三安装架；1527、第三动力部件；1528、第二铰轴；1529、第四动力部件；15291、连接块；15292、连杆；15293、扭簧。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1至图7，一种用于脉诊的机械手臂装置，其技术方案具体包括：

多指机械手100，多指机械手100包括第一移动机构110、设置在第一移动机构110上的第二移动机构120、设置在第二移动机构120上的第三移动机构130、设置在第三移动机构130上的第一转动机构140、设置在第一转动机构140上的手指测量机构150；其中，建立一个空间坐标系，则第一移动机构110带动第二移动机构120、第三移动机构130、第一转动机构140以及手指测量机构150在Z轴方向移动，第二移动机构120带动第三移动机构130、第一转动机构140以及手指测量机构150在X轴方向移动，第三移动机构130带动第一转动机构140以及手指测量机构150在Y轴方向移动，第一转动机构140带动手指测量机构150绕Z轴转动。

引导臂托200，引导臂托200设置在手指测量机构150的移动范围内，引导臂托200上设置有限位腔，限位腔的表面为朝上开口的圆弧曲面用于引导放置人体手臂，使手臂脉搏位置正面朝上；

第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130用于将手指测量机构150移动至引导臂托200的上方的指定位置，第一转动机构140用于带动手指测量机构150转动进而对手臂进行按压测量。

其中，在一些实施方式中，第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130由电机作为动力源通过驱动丝杠转动，进而将丝杠的转动转化为直线运动进而进行移动，使用丝杠传动可以获得比较高的移动精度，保证测量脉搏的效果，此外，也可以由电机作为动力源驱动齿轮齿条、蜗轮蜗杆、同步轮以及同步带等方式进行传动。第一转动机构140则由电机旋转进行转动。

通过上述技术方案，利用引导臂托200将人体手臂进行引导放置，使脉搏的位置正面朝上，然后第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130将手指测量机构150移动至引导臂托200的上方位置，由于第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130分别对应空间坐标系中的三个坐标轴，因此在移动范围内，通过第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130可以将手指测量机构150移动至任意一个位置，并且，第一移动机构110、第二移动机构120以及第三移动机构130均由单独电机控制移动，可以减小机械臂机构运动出现的误差累计，由第一转动机构140带动手指测量机构150进行转动，进而由手指测量机构150对脉搏进行按压并收集测量数据，引导臂托200上设置有限位腔用来引导人体手臂放置，引导臂托200包括手臂段201与手背段202，手臂段201与手背段202之间呈倾斜向下设置，且手臂段201与手背段202的上表面为圆弧曲面。因此可以引导人体的手臂放置在引导臂托200的手臂段201上，人体手背与手背段202贴合，这样就能够使人体手臂上的脉搏正面朝上设置。因此手指测量机构150只需要移动至引导臂托200的上方指定位置即可，即只需通过四轴驱动，就能够最大化利用机械臂的可运动空间，具有减小测量运动规划的复杂程度的有益效果，而传统的机械臂采集任意放置在传统脉枕上的手腕脉象，需要六自由度的机械臂才能满足任意放置的采集点位置与体表角度的信息采集。在一些具体实施方式中，还可以增设摄像头，当手指测量机构150移动至指定位置之后，通过摄像头检测手臂是否将脉搏正面朝上，如果是，手指测量机构则对脉搏进行按压从而测量数据，如果不是，则发出警报信号，其中，警报信号包括但不限于语音提示。

在其中一个实施例中，手指测量机构150包括安装臂151以及测量臂152，安装臂151固定设置在第一转动机构140上，测量臂152固定设置在安装臂151上，测量臂152上设置有多个呈阵列式分布的仿形手指153，每个仿形手指153上设置有用于采集脉搏信息的传感器154。其中，安装臂151呈U形。

通过上述技术方案，第一转动机构140带动安装臂151进行转动，安装臂151带动测量臂152进行转动，测量臂152带动多个仿形手指153进行转动，进而使仿形手指153与人体手臂上的脉搏进行接触，进而测量脉搏的相关数据，其中，安装臂151呈U形，安装臂151的一端固定在第一转动机构140上，另一端固定有测量臂152，通过将安装臂151设置成U形，使测量臂152的重心靠近第一转动机构140的旋转中心，可以有效降低在旋转过程中的力矩，降低第一转动机构140造成的负载，并且，在第一转动机构140带动安装臂151以及测量臂152旋转的过程中，测量臂152上的仿形手指153的末端在旋转过程中可以经过第一转动机构140的旋转中轴线，并且，仿形手指153在按压脉搏进行数据测量时，仿形手指153的末端保持在第一转动机构140的旋转中轴线上，将安装臂151设置成U形，其目的正是为了使仿形手指153的末端保持在第一转动机构140的旋转中轴线上，一方面便于定位，另一方面可以提高其工作过程中的稳定性。

在其中一个实施例中，测量臂152包括第一安装架1521，第一安装架1521上设置有第一动力部件1522，仿形手指153与第一安装架1521铰接，仿形手指153与第一动力部件1522铰接，第一动力部件1522用于驱动仿形手指153围绕第一安装架1521进行转动。其中，第一动力部件1522可以是以电机作为动力源，通过丝杠、齿轮齿条、蜗轮蜗杆、同步轮以及同步带等方式进行传动，还可以采用气缸进行推动。

通过上述技术方案，第一动力部件1522与仿形手指153之间通过推杆进行铰接，同时，仿形手指153通过插销铰接在第一安装架1521上，当第一动力部件1522驱动推杆进行直线移动时，推杆推动仿形手指153，使仿形手指153以插销为旋转中心进行旋转，进而对脉搏施压，由仿形手指153末端的传感器154收集不同压力下的脉搏数据。此外，在仿形手指153与第一安装架1521之间还设置有扭簧15293，扭簧15293设置在插销上，当推杆泄力后，在扭簧15293提供的弹力下会使仿形手指153产生复位的趋势，进而在弹力以及推杆的牵引下进行复位。

在其中一个实施例中，第一安装架1521的一侧设置有第一铰轴1525，第一铰轴1525铰接有第二安装架1523，第二安装架1523上设置有第二动力部件1524，第二动力部件1524以及第二安装架1523共同铰接有仿形手指153，第一安装架1521上设置有第四动力部件1529，第四动力部件1529用于驱动第二安装架1523绕着第一铰轴1525转动。其中，第二动力部件1524、第二安装架1523以及仿形手指153之间的安装连接关系与第一动力部件1522、第一安装架1521、仿形手指153之间的安装连接关系相同。第二动力部件1524以及第四动力部件1529可以是以电机作为动力源，通过丝杠、齿轮齿条、蜗轮蜗杆、同步轮以及同步带等方式进行传动，还可以采用气缸进行推动。

通过上述技术方案，在第四动力部件1529的驱动下，使第二安装架1523连同第二动力部件1524以及仿形手指153一起围绕着第一铰轴1525旋转，通过该方式可以调整第二安装架1523与第一安装架1521之间的间隔距离，进而针对不同的脉搏位置进行数据采集。

在其中一个实施例中，第一安装架1521的另一侧设置有第二铰轴1528，第二铰轴1528铰接有第三安装架1526，第三安装架1526上设置有第三动力部件1527，第三动力部件1527以及第三安装架1526共同铰接有仿形手指153，第四动力部件1529用于驱动第三安装架1526绕着第二铰轴1528转动。其中，第三动力部件1527、第三安装架1526以及仿形手指153之间的安装连接关系与第一动力部件1522、第一安装架1521、仿形手指153之间的安装连接关系相同。第三动力部件1527以及第四动力部件1529可以是以电机作为动力源，通过丝杠、齿轮齿条、蜗轮蜗杆、同步轮以及同步带等方式进行传动，还可以采用气缸进行推动。

通过上述技术方案，在第四动力部件1529的驱动下，使第三安装架1526连同第三动力部件1527以及仿形手指153一起围绕着第二铰轴1528旋转，通过该方式可以调整第三安装架1526与第一安装架1521之间的间隔距离，进而针对不同的脉搏位置进行数据采集。

在其中一个实施例中，第四动力部件1529上设置有连接块15291，连接块15291两侧均铰接设置有连杆15292，通过连杆15292与第二安装架1523以及第三安装架1526铰接，在第四动力部件1529的推动下使第二安装架1523与第三安装架1526朝着各自两侧进行动作。

通过上述技术方案，在第四动力部件1529的推动下，连接块15291带动连杆15292发生移动，连杆15292在两侧分别与第二安装架1523以及第三安装架1526进行铰接，进而使第二安装架1523以及第三安装架1526远离第一安装架1521，从而模拟中医脉诊中的寸、关、尺位多点采集，在第一动力部件1522、第二动力部件1524以及第三动力部件1527的动作下，对脉搏施加不同的压力，通过不同压力模拟中医脉诊中的浮、中、沉脉象，进而获取足够的脉搏信息，根据足够的脉搏信息进行医疗诊治。

在其中一个实施例中，第一转动机构140连接有自锁传动机构160。其中，第一转动机构140由电机进行驱动，自锁传动机构160包括角度编码器、大涡轮141以及大蜗杆161，第一转动机构140的电机与大蜗杆161之间通过同步带或链条传动，大蜗杆161与大蜗轮141配合，形成蜗轮蜗杆结构，电机带动大蜗杆161转动，大蜗杆161带动大涡轮141转动，大涡轮141进而带动安装臂151、测量臂152以及仿形手指153进行转动。

通过上述技术方案，第一转动机构140在电机的转动下，带动安装臂151、测量臂152以及仿形手指153进行转动进而与人体手臂的脉搏进行接触，但是在这个转动过程中容易出现转动过度的意外情况，这会导致人体受伤，存在重大的安全隐患，因此通过在第一转动机构140的电机与大蜗杆161传动连接，大蜗轮141与大蜗杆161进行配合，同时在大涡轮141上设置有角度编码器进行角度计数，通过角度编码器对第一转动机构140实行自锁，防止其转动角度过大，起到安全保护的作用。

在其中一个实施例中，第一转动机构140上设置有转盘142，安装臂151设置在转盘142上，安装臂151与转盘142之间设置有加强件143。

通过上述技术方案，第一转动机构140带动转盘142进行转动，转盘142进而带动安装臂151、测量臂152以及仿形手指153进行转动，通过在安装臂151与转盘142之间设置有加强件143可以提高工作过程中的稳定性。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，包括：

多指机械手，所述多指机械手包括第一移动机构、设置在所述第一移动机构上的第二移动机构、设置在所述第二移动机构上的第三移动机构、设置在所述第三移动机构上的第一转动机构、设置在所述第一转动机构上的手指测量机构；

引导臂托，所述引导臂托固定设置在所述手指测量机构的移动范围内，所述引导臂托设置有限位腔，所述限位腔的表面为朝上开口的圆弧曲面用于引导放置人体手臂，使手臂脉搏位置正面朝上；

所述第一移动机构、所述第二移动机构以及所述第三移动机构用于将所述手指测量机构移动至所述引导臂托的上方的指定位置，所述第一转动机构用于带动所述手指测量机构转动进而对手臂进行按压测量。

2.根据权利要求1所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述手指测量机构包括安装臂以及测量臂，所述安装臂固定设置在所述第一转动机构上，所述测量臂固定设置在所述安装臂上，所述测量臂上设置有多个呈阵列式分布的仿形手指，每个所述仿形手指上设置有用于采集脉搏信息的传感器。

3.根据权利要求2所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述测量臂包括第一安装架，所述第一安装架上设置有第一动力部件，所述仿形手指与所述第一安装架铰接，所述仿形手指与所述第一动力部件铰接，所述第一动力部件用于驱动所述仿形手指围绕所述第一安装架进行转动。

4.根据权利要求3所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述第一安装架的一侧设置有第一铰轴，所述第一铰轴铰接有第二安装架，所述第二安装架上设置有第二动力部件，所述第二动力部件以及所述第二安装架共同铰接有所述仿形手指，所述第一安装架上设置有第四动力部件，所述第四动力部件用于驱动所述第二安装架绕着所述第一铰轴转动。

5.根据权利要求4所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述第一安装架的另一侧设置有第二铰轴，所述第二铰轴铰接有第三安装架，所述第三安装架上设置有第三动力部件，所述第三动力部件以及所述第三安装架共同铰接有所述仿形手指，所述第四动力部件用于驱动所述第三安装架绕着所述第二铰轴转动。

6.根据权利要求5所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述第四动力部件上设置有连接块，所述连接块两侧均铰接设置有连杆，通过所述连杆与所述第二安装架以及第三安装架铰接，在所述第四动力部件的推动下使所述第二安装架与所述第三安装架朝着各自两侧进行动作。

7.根据权利要求1所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述第一转动机构连接有自锁传动机构。

8.根据权利要求2所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述第一转动机构上设置有转盘，所述安装臂设置在所述转盘上，所述安装臂与所述转盘之间设置有加强件。

9.根据权利要求1所述的用于脉诊的机械手臂装置，其特征在于，所述引导臂托包括手臂段与手背段，所述手臂段与所述手背段之间呈倾斜向下设置。

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