CN112587760A - 一种用于疫苗注射的机械手臂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于疫苗注射的机械手臂装置，注射系统和数控系统，注射系统通过数控系统控制，注射系统包括驱动单元、注射单元和杀菌单元，所述数控系统通过红外线识别系统首先对注射对象的年龄，性别进行识别，进而对人体注射疫苗的血管和肌肉位置进行精准定位确定注射位置，并控制杀菌单元对注射位置杀菌消毒，驱动单元用于驱动注射单元对注射位置进行注射疫苗。本方案操作方便，便于装配、使用、维护、保养；本方案采用红外线智能定位注射位置替代传统人眼识别，注射位置更精准，操作更安全，能够实现计量注射；红外线识别系统能对人体注射疫苗的血管位置进行精准定位，数控系统可以实现对机械手臂各转动轴的精确控制。

Description

一种用于疫苗注射的机械手臂装置
技术领域
本发明涉及机械手领域，特别是一种用于疫苗注射的机械手臂装置。
背景技术
机械手臂是一种能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。随着科技的发展，机械手已经应用到许多领域。在我们的日常生活中，疫苗的接种是必不可少的，疫苗接种方法有多种，如口服免疫，注射免疫，粘膜免疫等。一般来说注射免疫更为常见，传统的疫苗接种中，需要医务人员进行一对一的疫苗注射，这就需要消耗大量的人力物力，而且效率比较低。
传统的采用人工进行注射存在以下缺陷：1、传统的疫苗注射在大批次的疫苗接种中，注射效率比较低下，会消耗大量的人力物力。2.在大批次的疫苗接种中，由于接种人员过多，医务人员在长时间的工作中会产生人工疲劳，容易造成医疗事故。3.传统的疫苗接种使用的均为一次性注射器，在大批次的接种过后，会产生大量的医疗垃圾。4.由于部分医务人员的专业素养不够或是操作失误，在进行疫苗注射时，其注射部位及力度发生偏差，导致接种人员出现身体不适，甚至发生瘫痪等严重问题。
利用机械手进行自动化注射疫苗，可以减省工人，提高效率。机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度，机械手灵具有活性强，定位精准等优点，利用机械手进行疫苗注射具有很大的应用前景。专利号为CN105328702B公开了多轴升降抽取与注入药物机械手，包括升降机构、一轴组件、二轴组件、三、四轴组件和药物抽取与注入组件,所述升降机构，用以带动一轴组件升降，一轴组件通过一轴摆臂带动二轴组件水平移动，二轴组件通过二轴摆臂带动三、四轴组件水平移动，三、四轴组件带动药物抽取与注入组件水平移动和竖向转动；所述药物抽取与注入组件，用以对粉剂瓶、安瓿瓶和母液瓶中的药物进行抽取与注入。它实现了静脉输液药物配制智能方面，对注射器进行自动抓取和移送，能将注射器按程序要求送至预定位置。能对各类药瓶进行药液的抽取与注入，具有使用方便、移动精准、能十分自如的对药物抽进行取与注入的特点。
但是该机械手在使用过程中效率低，同时需要不断的抓取和移送药物，没法针对不同的人进行识别和对注射计量进行调整而注射，都需要人工提前将药物进行摆放好或者配制好，操作繁琐费时费力。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种通过红外线识别系统识别患者经络的位置，从而让机械手进行精确的转动，到达需要注射疫苗的位置，实现精准的计量注射；并在每次注射完都会进行严密的消毒措施，操作智能化，能有效避免操作失误引起的医疗事故的用于疫苗注射的机械手臂装置。
本发明的技术方案是：一种用于疫苗注射的机械手臂装置，注射系统和数控系统，注射系统通过数控系统控制，注射系统包括驱动单元、注射单元和杀菌单元，所述数控系统通过红外线识别系统首先对注射对象的年龄，性别进行识别，进而对人体注射疫苗的血管和肌肉位置进行精准定位确定注射位置，并控制杀菌单元对注射位置杀菌消毒，驱动单元用于驱动注射单元对注射位置进行注射疫苗。
进一步，所述驱动单元包括机架箱、大手臂和小手臂，机架箱上设有通过旋转轴电机驱动的旋转底盘，大手臂和小手臂通过驱动壁座安装在旋转底盘上，大手臂和小手臂远离驱动壁座的一端分别连接液压流速控制电机和液压泵站，液压泵站固定连接在液压流速控制电机一侧，液压流速控制电机的另一侧连接腕部中心轴；
所述注射单元包括设于机架箱上的储药罐和输液泵，储药罐通过输液管连接输液泵，输液泵连接液压泵站，腕部中心轴上通过前倾角控制电机连接针头；
所述杀菌单元包括设于腕部中心轴上的酒精箱和酒精喷头，酒精箱连接酒精喷头，酒精喷头设于针头旁边。
本发明的优点在于，通过红外线识别系统识别患者经络的位置，然后再将经络位置信息传入数据控制终端，然后数据控制终端再将位置信息通过数据处理计算出各个执行机构的运动参数后，再将各个运动参数以代码信息的方式通过PLC控制器结合rs485通讯传入到执行模块：控制液压泵站和流速控制电机进行皮肤酒精消毒和液压泵站输液的指令，控制前倾角电机、旋转轴电机、以及大小手臂控制电机进行相应的角度旋转从而让机械手进行精确的转动，到达需要注射疫苗的位置；并在每次注射完都会进行严密的消毒措施，使注射更加安全；本发明装置操作智能化，能有效避免因部分医务人员的专业素养不够、操作失误引起的医疗事故。
进一步，所述大手臂通过大手臂倾角控制电机Ⅰ连接液压流速控制电机，通过大手臂倾角控制电机Ⅱ连接驱动壁座；小手臂通过小手臂倾角控制电机Ⅰ连接液压泵站，通过小手臂倾角控制电机Ⅱ连接驱动壁座。
进一步，所述前倾角控制电机包括前倾角控制电机Ⅰ和前倾角控制电机Ⅱ；
进一步，所述针头通过针头夹持装置固定在前倾角控制电机Ⅰ上。
进一步，所述酒精喷头安装在前倾角控制电机Ⅰ上，酒精箱通过螺栓固定在前倾角控制电机Ⅱ上。
进一步，所述数控系统还包括通讯线缆和数据控制端，通讯线缆一端与机架箱上的数据线接口连接，通讯线缆的另一端连接数据控制端和红外线识别系统。
进一步，数据控制端连接接收到红外线识别系统的定位信息后，计算出注射位置注射疫苗的角度和深度，并控制针头进行精确注射疫苗。
进一步，还包括医用针头消毒机，医用针头消毒机上设有消毒插针口。
进一步，针头每次进行注射操作后均要停留在医用针头消毒机的消毒插针口一定时间进行充分消毒杀菌。
本发明具有如下特点：
(1) 本发明操作方便，便于装配、使用、维护、保养；本方案采用红外线智能定位注射位置替代传统人眼识别，注射位置更精准，操作更安全，能够实现计量注射；红外线识别系统能对人体注射疫苗的血管位置进行精准定位，数控系统可以实现对机械手臂各转动轴的精确控制。
(2) 本发明装置使注射疫苗批量化、流程化，提高操作效率，节约了人力物力，并减少“医疗垃圾”的产生。
(3) 本发明装置操作智能化，能有效避免因部分医务人员的专业素养不够、操作失误引起的医疗事故。
(4) 本发明装置装有医用针头消毒机，可实现快速连续注射，操作安全，同时减少医疗物品的资源浪费。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1-为本发明结构示意图；
图2-为数控系统控制示意图；
1针头；2针头夹持装置；3前倾角控制电机Ⅰ；4腕部中心轴；5液压流速控制电机；6大手臂倾角控制电机Ⅰ；7小手臂倾角控制电机Ⅰ；8小手臂；9大手臂；10大手臂倾角控制电机Ⅱ；11旋转轴电机；12储药罐；13输液管；14输液泵；15数据线接口；16机架箱；17液压泵站；18小手臂倾角控制电机Ⅱ；19旋转底盘；20驱动壁座；21医用针头消毒机；22消毒插针口；23通讯线缆；24数据控制端；25红外线识别系统；26酒精箱；27酒精喷头；28前倾角控制电机Ⅱ。
具体实施方式
如附图所示：一种用于疫苗注射的机械手臂装置，注射系统和数控系统，注射系统通过数控系统控制，注射系统包括驱动单元、注射单元和杀菌单元，数控系统通过红外线识别系统25首先对注射对象的年龄，性别进行识别，进而对人体注射疫苗的血管和肌肉位置进行精准定位确定注射位置，并控制杀菌单元对注射位置杀菌消毒，驱动单元用于驱动注射单元对注射位置进行注射疫苗。优选地，数控系统还包括通讯线缆23和数据控制端24，通讯线缆23一端与机架箱16上的数据线接口15连接，通讯线缆23的另一端连接数据控制端24和红外线识别系统25。更优地，数据控制端24连接接收到红外线识别系统25的定位信息后，计算出注射位置注射疫苗的角度和深度，并控制针头1进行精确注射疫苗；数控系统还可以根据红外线识别系统25对注射对象的年龄、性别和体征特点后，数据控制根据上述的特征能够计算出注射计量，针对不同的人员进行注射计量的调节，进而提高注射的精度和效果，避免注射过量或过少，有效的保证了疫苗的效果和降低了育苗的不良反应。
在实施例中，驱动单元包括机架箱16、大手臂9和小手臂8，机架箱16上设有通过旋转轴电机11驱动的旋转底盘19，大手臂9和小手臂8通过驱动壁座20安装在旋转底盘19上，大手臂9和小手臂8远离驱动壁座20的一端分别连接液压流速控制电机5和液压泵站17，液压泵站17固定连接在液压流速控制电机5一侧，液压流速控制电机5的另一侧连接腕部中心轴4；优选地，大手臂9通过大手臂倾角控制电机Ⅰ6连接液压流速控制电机5，通过大手臂倾角控制电机Ⅱ10连接驱动壁座20；小手臂8通过小手臂倾角控制电机Ⅰ7连接液压泵站17，通过小手臂倾角控制电机Ⅱ18连接驱动壁座20。
在实施例中，注射单元包括设于机架箱16上的储药罐12和输液泵14，储药罐12通过输液管13连接输液泵14，输液泵14连接液压泵站17，腕部中心轴4上通过前倾角控制电机连接针头1；优选地，前倾角控制电机包括前倾角控制电机Ⅰ3和前倾角控制电机Ⅱ28；针头1通过针头夹持装置2固定在前倾角控制电机Ⅰ3上。
在实施例中，杀菌单元包括设于腕部中心轴4上的酒精箱26和酒精喷头27，酒精箱26连接酒精喷头27，酒精喷头27设于针头1旁边；优选地，酒精喷头27安装在前倾角控制电机Ⅰ3上，酒精箱26通过螺栓固定在前倾角控制电机Ⅱ28上。
在实施例中，还包括医用针头消毒机21，医用针头消毒机21上设有消毒插针口22。针头1每次进行注射操作后均要停留在医用针头消毒机21的消毒插针口22一定时间进行充分消毒杀菌。进而实现对针头1的杀菌消毒，避免交叉感染，便于注射效率和安全的提升。
使用过程中，通过红外线识别系统25识别患者经络的位置，然后再将经络位置信息传入数据控制终端，然后数据控制终端再将位置信息通过数据处理计算出各个执行机构的运动参数后，再将各个运动参数以代码信息的方式通过PLC控制器结合rs485通讯传入到执行模块：控制液压泵站17和流速控制电机进行皮肤酒精消毒和液压泵站17输液的指令，控制前倾角电机、旋转轴电机11、以及大小手臂8控制电机进行相应的角度旋转从而让机械手进行精确的转动，到达需要注射疫苗的位置；并在每次注射完都会进行严密的消毒措施，使注射更加安全；本发明装置操作智能化，能有效避免因部分医务人员的专业素养不够、操作失误引起的医疗事故。
本方案操作方便，便于装配、使用、维护、保养；本方案采用红外线智能定位注射位置替代传统人眼识别，注射位置更精准，操作更安全，能够实现计量注射；红外线识别系统25能对人体注射疫苗的血管位置进行精准定位，数控系统可以实现对机械手臂各转动轴的精确控制；使注射疫苗批量化、流程化，提高操作效率，节约了人力物力，并减少“医疗垃圾”的产生。 本方案操作智能化，能有效避免因部分医务人员的专业素养不够、操作失误引起的医疗事故；每次注射完成之后用医用针头消毒机21，可实现快速连续注射，操作安全，同时减少医疗物品的资源浪费。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于疫苗注射的机械手臂装置，注射系统和数控系统，注射系统通过数控系统控制，注射系统包括驱动单元、注射单元和杀菌单元，其特征在于：所述数控系统通过红外线识别系统首先对注射对象的年龄，性别进行识别，进而对人体注射疫苗的血管和肌肉位置进行精准定位确定注射位置，并控制杀菌单元对注射位置杀菌消毒，驱动单元用于驱动注射单元对注射位置进行注射疫苗。
2.根据权利要求1所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述驱动单元包括机架箱、大手臂和小手臂，机架箱上设有通过旋转轴电机驱动的旋转底盘，大手臂和小手臂通过驱动壁座安装在旋转底盘上，大手臂和小手臂远离驱动壁座的一端分别连接液压流速控制电机和液压泵站，液压泵站固定连接在液压流速控制电机一侧，液压流速控制电机的另一侧连接腕部中心轴；
所述注射单元包括设于机架箱上的储药罐和输液泵，储药罐通过输液管连接输液泵，输液泵连接液压泵站，腕部中心轴上通过前倾角控制电机连接针头；
所述杀菌单元包括设于腕部中心轴上的酒精箱和酒精喷头，酒精箱连接酒精喷头，酒精喷头设于针头旁边。
3.根据权利要求2所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述大手臂通过大手臂倾角控制电机Ⅰ连接液压流速控制电机，通过大手臂倾角控制电机Ⅱ连接驱动壁座；小手臂通过小手臂倾角控制电机Ⅰ连接液压泵站，通过小手臂倾角控制电机Ⅱ连接驱动壁座。
4.根据权利要求3所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述前倾角控制电机包括前倾角控制电机Ⅰ和前倾角控制电机Ⅱ。
5.根据权利要求4所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述针头通过针头夹持装置固定在前倾角控制电机Ⅰ上。
6.根据权利要求4所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述酒精喷头安装在前倾角控制电机Ⅰ上，酒精箱通过螺栓固定在前倾角控制电机Ⅱ上。
7.根据权利要求1所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：所述数控系统还包括通讯线缆和数据控制端，通讯线缆一端与机架箱上的数据线接口连接，通讯线缆的另一端连接数据控制端和红外线识别系统。
8.根据权利要求7所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：数据控制端连接接收到红外线识别系统的定位信息后，计算出注射位置注射疫苗的角度和深度，并控制针头进行精确注射疫苗。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：还包括医用针头消毒机，医用针头消毒机上设有消毒插针口。
10.根据权利要求9所述的用于疫苗注射的机械手臂装置，其特征在于：针头每次进行注射操作后均要停留在医用针头消毒机的消毒插针口一定时间进行充分消毒杀菌。
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