CN113001543A - 采样机器人和末端执行机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种采样机器人，包括：机械臂；传感器，所述传感器设置于所述机械臂自由端；图像采集装置，所述图像采集装置和所述传感器连接，用于采集图像；夹持装置，所述夹持装置和所述图像采集装置连接，用于夹持目标物；控制机构，所述控制机构分别与所述机械臂、所述传感器、所述图像采集装置和所述夹持装置连接；其中，所述机械臂在控制机构控制下带动所述夹持装置夹持目标物运动；所述传感器用于接收夹持装置夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；所述图像采集装置用于接收夹持装置夹持目标物运动的图像。这样，夹持装置能够被采样机器人更加精准的控制，从而，可以提高采样机器人的操作准确性和实用性。

Description

采样机器人和末端执行机构

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种采样机器人和末端执行机构。

背景技术

咽拭子是用于流感病毒、手足口病毒等病毒采样的一种成套的采样及运送离心管。在医院，医生用咽拭子对人体咽喉处粘液进行取样，经过对样品进行分析以判断病人是否感染病毒。现在很多医院对病人进行口腔液体取样的常用方法是医护人员用手拿咽拭子在患者口腔内通过旋转、刮擦方式进行取样。此种取样方法存在较大的危险性，它容易造成医护人员和患者之间交叉感染。当采样患者较多时，人工进行口腔粘液采样，不仅存在危险，而且医护人员需要逐一采样，这样的采样方法效率比较低。一般而言，医护人员的水平存在差异，人工采样容易造成患者假阴性现象的存在，因此需要提供一种可以代替人工采样的采样机器人，提高采样效率与准确率。

发明内容

本申请实施例提供一种提高采样机器人的操作准确性和实用性的技术方案。

本申请提供的一种采样机器人，包括：

机械臂；

传感器，所述传感器设置于所述机械臂自由端；

图像采集装置，所述图像采集装置和所述传感器连接，用于采集图像；

夹持装置，所述夹持装置和所述图像采集装置连接，用于夹持目标物；

控制机构，所述控制机构分别与所述机械臂、所述传感器、所述图像采集装置和所述夹持装置连接；

其中，所述机械臂在控制机构控制下带动所述夹持装置夹持目标物运动；

所述传感器用于接收夹持装置夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置用于接收夹持装置夹持目标物运动的图像。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述图像采集装置和所述传感器之间设置有中间连接装置；

所述中间连接装置包括第一侧面和第二侧面；

所述第一侧面设置有沉槽孔；

所述沉槽孔用于紧固件贯穿，固定所述传感器；

所述第二侧面设置有凹陷连接结构；

所述中间连接装置的凹陷连接结构用于连接所述图像采集装置。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述图像采集装置包括摄像单元、照明灯和固定座；

所述固定座包括第一侧面和第二侧面；

所述摄像单元和所述照明灯设置于所述固定座的第一侧面；

所述固定座第一侧面设置有凸起连接结构；

所述固定座第二侧面设置有凹陷连接结构；

所述固定座的凸起连接结构用于连接所述中间连接装置；

所述固定座的凹陷连接结构用于连接所述夹持装置。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座的凸起连接结构设置有通孔；

所述通孔用于紧固件贯穿，固定所述中间连接装置。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座第一侧面设置有凹槽，所述凹槽用于安装所述摄像单元；

所述凹槽设置有第一通孔、第二通孔、第一凹槽和第二凹槽；

所述第一凹槽设置有第三通孔；

所述第一凹槽用于安装所述照明灯；

所述第二凹槽用于所述照明灯线路通过；

所述第一通孔用于紧固件贯穿，固定所述摄像单元；

所述第二通孔用于所述摄像单元工作时通过所述第二通孔拍摄所述固定座第二侧面方向的图像；

所述第三通孔用于所述照明灯在发光状态时通过所述第三通孔为所述固定座第二侧面方向提供光源。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座的凹陷连接结构设置有凹槽与通孔；

所述凹槽用于连接所述夹持装置；

所述通孔用于紧固件贯通，固定所述夹持装置。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述中间连接装置设置有指示灯安装口；

所述中间连接装置第一侧面设置有凹槽和线路通道；

所述指示灯安装口用于安装指示灯，所述指示灯用于指示工作状态；

所述线路通道用于所述指示灯供电线路通过；

所述凹槽用于汇集供电电线。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述中间连接装置的凹陷连接结构设置有凹槽和通孔；

所述凹槽用于连接所述图像采集装置；

所述通孔用于紧固件贯穿，固定所述图像采集装置。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述传感器和所述机械臂之间设置有接口装置；

所述接口装置设置有沉槽孔；

所述沉槽孔包括第一沉槽孔和第二沉槽孔；

所述第一沉槽孔用于连接所述机械臂；

所述第二沉槽孔用于连接所述传感器。

本申请还提供一种末端执行机构，用于夹持目标物到预定位置进行采样，包括：

传感器；

图像采集装置，所述图像采集装置和所述传感器连接，用于采集图像；

夹持装置，所述夹持装置和所述图像采集装置连接，用于夹持目标物；

控制机构，所述控制机构分别与所述传感器、所述图像采集装置和所述夹持装置连接；

其中，所述夹持装置在控制机构控制下夹持目标物运动；

所述传感器用于接收夹持装置夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置用于接收夹持装置夹持目标物运动的图像。

本申请提供的实施例，至少具有以下技术效果：

通过传感器和图像采集装置配合控制机构操作夹持装置，提高了采样机器人采样的准确性和实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的采样机器人的示意图；

图2为本申请实施例提供的采样机器人的中间连接装置的一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的采样机器人的中间连接装置的另一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的采样机器人的图像采集装置的一种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的采样机器人的图像采集装置的另一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的采样机器人的接口装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的末端执行机构的示意图。

100 采样机器人

11 机械臂

12 传感器

13 图像采集装置

131 固定座

132 凸起连接结构

1321 通孔

133 凹陷连接结构

1331 凹槽

1332 通孔

134 凹槽

1341 第一通孔

1342 第二通孔

1343 第一凹槽

1344 第二凹槽

1345 第三通孔

14 夹持装置

15 控制结构

16 中间连接装置

161 沉槽孔

162 凹陷连接结构

1621 凹槽

1622 通孔

163 指示灯安装口

164 凹槽

165 线路通道

17 接口装置

171 第一沉槽孔

172 第二沉槽孔

200 末端执行机构

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参照图1，为本申请实施例提供的采样机器人100，包括：

机械臂11；

传感器12，所述传感器12设置于所述机械臂11自由端；

图像采集装置13，所述图像采集装置13和所述传感器12连接，用于采集图像；

夹持装置14，所述夹持装置14和所述图像采集装置13连接，用于夹持目标物；

控制机构15，所述控制机构15分别与所述机械臂11、所述传感器12、所述图像采集装置13和所述夹持装置14连接；

其中，所述机械臂11在控制机构15控制下带动所述夹持装置14夹持目标物运动；

所述传感器12用于接收夹持装置14夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置13用于接收夹持装置14夹持目标物运动的图像。

可以理解的是，采样机器人100可以具有多种形态，在具体场景中的一种表现可以为咽拭子采样机器人100。咽拭子采样机器人100在进行采样工作时，机械臂11按照指令带动夹持装置14夹持着咽拭子进行采样工作。显而易见的是，咽拭子采样机器人100在进行采样工作时，可以采用口咽拭子进行采样，也可以采用鼻咽拭子进行采样。需要指出的是，进行口咽拭子采样时，我们需要在被采集人员咽喉处进行标本采集。当我们采用鼻咽拭子进行采样时，我们需要在被采集人员鼻咽处进行标本采集。咽拭子采样机器人100在进行标本采集时，传感器12和图像采集装置13分别通过反馈受力信息和图像信息来协助采样。例如在采样工作进行时，夹持装置14夹持咽拭子接触人体，人体对咽拭子的反作用力通过夹持装置14传递给传感器12，传感器12通过控制机构15把受力情况反馈给操作人员。在采样工作进行时，图像采集装置13对采样方向的环境进行拍摄，拍摄的图像通过控制机构15反馈给操作人员。例如在进行口咽拭子采样时，图像采集装置13可以拍摄口咽拭子运动到被采样人员口腔前的咽拭子运动图像，也可以拍摄口咽拭子移动到被采样人员口腔内部后的口腔环境图像。需要指出的是，这里的图像采集装置13拍摄的图像包括所有能拍摄的用于辅助操作人员进行采样工作的图像。在采样工作时，操作人员可以根据传感器12反馈的受力情况和图像采集装置13反馈的图像信息，控制咽拭子采样机器人100的采样力度和角度，从而让采样工作进行得更加精准快速。需要重点指出的是，这里的夹持装置14可以是电连接控制的夹持装置14，也可以是气管连接控制的夹持装置14。控制机构15可以是完整独立的一整套控制结构15，也可以是由单独控制图像采集装置13的控制机构、单独控制夹持装置14的控制机构和单独控制机械臂11的控制机构共同组成的控制机构15。

具体的，如图2和图3所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述图像采集装置13和所述传感器12之间设置有中间连接装置16；

所述中间连接装置16包括第一侧面和第二侧面；

所述第一侧面设置有沉槽孔161；

所述沉槽孔161用于紧固件贯穿，固定所述传感器12；

所述第二侧面设置有凹陷连接结构162；

所述中间连接装置16的凹陷连接结构162用于连接所述图像采集装置13。

可以理解的是，采样机器人100在正常工作时，中间连接装置16的第一侧面和第二侧面分别用于连接传感器12和图像采集装置13。我们可以通过中间连接装置16的第一侧面的沉槽孔161结合紧固件对中间连接装置16和传感器12进行固定连接。中间连接装置16和图像采集装置13可以通过中间连接装置16的第二侧面的凹陷连接结构162进行固定连接。显而易见的是，采样机器人100设置了中间连接装置16后，我们在对传感器12和图像采集装置13进行组装维护时会更加方便快捷。

具体的，如图4和图5所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述图像采集装置13包括摄像单元、照明灯和固定座131；

所述固定座131包括第一侧面和第二侧面；

所述摄像单元和所述照明灯设置于所述固定座131的第一侧面；

所述固定座131第一侧面设置有凸起连接结构132；

所述固定座131第二侧面设置有凹陷连接结构133；

所述固定座131的凸起连接结构132用于连接所述中间连接装置16；

所述固定座131的凹陷连接结构133用于连接所述夹持装置14。

可以理解的是，固定座131主要用于固定摄像单元和照明灯。这里的摄像单元可以是任何能够拍摄图像的装置。我们在连接固定座131和中间连接装置16时，需要把固定座131的第一侧面的凸起连接结构132安装进中间连接装置16中进行连接操作。我们在连接固定座131和夹持装置14时，需要把夹持装置14的连接部件安装进凹陷连接结构133进行固定连接操作。需要重点指出的是，通过凸起连接结构132和凹陷连接结构133进行连接的中间连接装置16和夹持装置14能够保持很好的稳固性。显而易见的是，摄像单元和照明灯设置在固定座131靠近中间连接装置16一侧能够有效增加摄像单元的视线范围，摄像单元视线范围的增加有助于我们掌控采样机器人100采样方向的采样环境，方便采样工作的进行。

具体的，如图4所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座131的凸起连接结构132设置有通孔1321；

所述通孔1321用于紧固件贯穿，固定所述中间连接装置16。

可以理解的是，通孔1321可以是圆形通孔，紧固件可以是螺丝。这里的凸起连接结构132主要用于连接图像采集装置13和中间连接装置16。我们在连接图像采集装置13和中间连接装置16时，需要把凸起连接结构132安装进中间连接装置16中，此时用紧固件贯穿通孔1321并对紧固件进行紧固。我们在这样操作之后，图像采集装置13和中间连接装置16便通过凸起连接结构132连接在一起了。显而易见的是，凸起连接结构132能够稳固连接图像采集装置13和中间连接装置16。

具体的，如图4和图5所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座131第一侧面设置有凹槽134，所述凹槽134用于安装所述摄像单元；

所述凹槽134设置有第一通孔1341、第二通孔1342、第一凹槽1343和第二凹槽1344；

所述第一凹槽1343设置有第三通孔1345；

所述第一凹槽1343用于安装所述照明灯；

所述第二凹槽1344用于所述照明灯线路通过；

所述第一通孔1341用于紧固件贯穿，固定所述摄像单元；

所述第二通孔1342用于所述摄像单元工作时通过所述第二通孔1342拍摄所述固定座131第二侧面方向的图像；

所述第三通孔1345用于所述照明灯在发光状态时通过所述第三通孔1345为所述固定座131第二侧面方向提供光源。

可以理解的是，凹槽134可以是方形槽，第一通孔1341可以是圆形通孔，第二通孔1342可以是矩形通孔，第一凹槽1343可以是异形槽，第二凹槽1344可以是条形槽，第三通孔1345可以是圆形通孔，紧固件可以是螺丝。当摄像单元为带电路板的摄像头时，凹槽134可以用于安装电路板，第一通孔1341可以用于让螺丝通过以便固定摄像头的电路板。当我们在安装照明灯时，需要把照明灯安装在第一凹槽1343的位置，照明灯的线路可以通过第二凹槽1344进行布置连接。在正常工作时，摄像头能够通过第二通孔1342拍摄夹持装置14方向的外部环境图像，照明灯的灯光能够通过第三通孔1345为夹持装置14方向提供照明支持。显而易见的是，凹槽134、第一通孔1341、第二通孔1342、第一凹槽1343、第二凹槽1344和第三通孔1345的设置能够将摄像单元和照明灯有序合理的安装在空间有限的固定座131上。

具体的，如图5所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述固定座131的凹陷连接结构133设置有凹槽1331与通孔1332；

所述凹槽1331用于连接所述夹持装置14；

所述通孔1332用于紧固件贯通，固定所述夹持装置14。

可以理解的是，凹槽1331可以是矩形槽，通孔1332可以是圆形通孔，紧固件可以是螺丝。这里的凹陷连接结构133中的凹槽1331和通孔1332主要用于连接固定座131和夹持装置14。我们在实际连接固定座131和夹持装置14时，需要先把夹持装置14的连接部件安装进凹槽1331，然后用紧固件穿过通孔1332进行紧固。此时，夹持装置14就被安装在了固定座131上面。显而易见的是，夹持装置14通过固定座131上的凹陷连接结构133中的凹槽1331和通孔1332进行连接后能够稳固连接在固定座131上。

具体的，如图2和图3所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述中间连接装置16设置有指示灯安装口163；

所述中间连接装置16第一侧面设置有凹槽164和线路通道165；

所述指示灯安装口163用于安装指示灯，所述指示灯用于指示工作状态；

所述线路通道165用于所述指示灯供电线路通过；

所述凹槽164用于汇集供电电线。

可以理解的是，凹槽164可以是圆形槽。我们在实际安装中间连接装置16时，可以将指示灯安装在中间连接装置16的指示灯安装口163处，指示灯的连接线路可以通过线路通道165通往中间连接装置16外部以便连接到采样机器人100的其它部件上。我们在实际安装指示灯时，指示灯的线路一般都会有多余，我们可以将多余的线路梳理整齐后放置于凹槽164中。显而易见的是，指示灯安装口的设置能够充分利用中间连接装置16的安装空间，便于中间连接装置的小型化。同时，中间连接装置16上安装指示灯后能够方便操作人员随时掌控采样机器人100的工作状态以便进行采样工作的后续操作。

具体的，如图3所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述中间连接装置16的凹陷连接结构162设置有凹槽1621和通孔1622；

所述凹槽1621用于连接所述图像采集装置13；

所述通孔1622用于紧固件贯穿，固定所述图像采集装置13。

可以理解的是，这里的凹槽1621可以是矩形槽，紧固件可以是螺丝。我们在实际连接中间连接装置16和图像采集装置13时，需要把图像采集装置13的连接部件安装到中间连接装置16的凹陷连接机构162的凹槽1621中，然后用紧固件贯穿通孔1622并上紧紧固件。此时，中间连接装置16和图像采集装置13便通过紧固件和通孔1622连接在一起了。显而易见的是，中间连接装置16能够通过凹槽1621和通孔1622稳固连接图像采集装置13。

具体的，如图6所示，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述传感器12和所述机械臂11之间设置有接口装置17；

所述接口装置17设置有沉槽孔；

所述沉槽孔包括第一沉槽孔171和第二沉槽孔172；

所述第一沉槽孔171用于连接所述机械臂11；

所述第二沉槽孔172用于连接所述传感器12。

可以理解的是，这里的接口装置17主要用于连接传感器12和机械臂11。我们在连接接口装置17和机械臂11时，可以采用紧固件通过第一沉槽孔171把接口装置17和机械臂11连接在一起，其中的第一沉槽孔171可以采用4个沉槽孔。我们在连接接口装置17和传感器12时，可以采用紧固件通过第二沉槽孔172把接口装置17和传感器12连接在一起，其中的第二沉槽孔172可以采用4个沉槽孔。需要指出的是，我们可以根据实际需要确定第一沉槽孔171和第二沉槽孔172的沉槽孔数量。显而易见的是，接口装置17是主要用于传感器12和机械臂11之间相互连接的零件，接口装置17的设置有助于我们对采样机器人100进行安装和检修。

以上为本申请实施例提供的采样机器人，基于同样的思路，本申请实施例还提供一种末端执行机构200，图7所示。

一种末端执行机构200，用于夹持目标物到预定位置进行采样，包括：

传感器12；

图像采集装置13，所述图像采集装置13和所述传感器12连接，用于采集图像；

夹持装置14，所述夹持装置14和所述图像采集装置13连接，用于夹持目标物；

控制机构15，所述控制机构15分别与所述传感器12、所述图像采集装置13和所述夹持装置14连接；

其中，所述夹持装置14在控制机构15控制下夹持目标物运动；

所述传感器12用于接收夹持装置14夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置13用于接收夹持装置14夹持目标物运动的图像。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种采样机器人，其特征在于，包括：

机械臂；

传感器，所述传感器设置于所述机械臂自由端；

图像采集装置，所述图像采集装置和所述传感器连接，用于采集图像；

夹持装置，所述夹持装置和所述图像采集装置连接，用于夹持目标物；

控制机构，所述控制机构分别与所述机械臂、所述传感器、所述图像采集装置和所述夹持装置连接；

其中，所述机械臂在控制机构控制下带动所述夹持装置夹持目标物运动；

所述传感器用于接收夹持装置夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置用于接收夹持装置夹持目标物运动的图像。

2.根据权利要求1所述的采样机器人，其特征在于：

所述图像采集装置和所述传感器之间设置有中间连接装置；

所述中间连接装置包括第一侧面和第二侧面；

所述第一侧面设置有沉槽孔；

所述沉槽孔用于紧固件贯穿，固定所述传感器；

所述第二侧面设置有凹陷连接结构；

所述中间连接装置的凹陷连接结构用于连接所述图像采集装置。

3.根据权利要求2所述的采样机器人，其特征在于：

所述图像采集装置包括摄像单元、照明灯和固定座；

所述固定座包括第一侧面和第二侧面；

所述摄像单元和所述照明灯设置于所述固定座的第一侧面；

所述固定座第一侧面设置有凸起连接结构；

所述固定座第二侧面设置有凹陷连接结构；

所述固定座的凸起连接结构用于连接所述中间连接装置；

所述固定座的凹陷连接结构用于连接所述夹持装置。

4.根据权利要求3所述的采样机器人，其特征在于：

所述固定座的凸起连接结构设置有通孔；

所述通孔用于紧固件贯穿，固定所述中间连接装置。

5.根据权利要求3所述的采样机器人，其特征在于：

所述固定座第一侧面设置有凹槽，所述凹槽用于安装所述摄像单元；

所述凹槽设置有第一通孔、第二通孔、第一凹槽和第二凹槽；

所述第一凹槽设置有第三通孔；

所述第一凹槽用于安装所述照明灯；

所述第二凹槽用于所述照明灯线路通过；

所述第一通孔用于紧固件贯穿，固定所述摄像单元；

所述第二通孔用于所述摄像单元工作时通过所述第二通孔拍摄所述固定座第二侧面方向的图像；

所述第三通孔用于所述照明灯在发光状态时通过所述第三通孔为所述固定座第二侧面方向提供光源。

6.根据权利要求3所述的采样机器人，其特征在于：

所述固定座的凹陷连接结构设置有凹槽与通孔；

所述凹槽用于连接所述夹持装置；

所述通孔用于紧固件贯通，固定所述夹持装置。

7.根据权利要求2所述的采样机器人，其特征在于：

所述中间连接装置设置有指示灯安装口；

所述中间连接装置第一侧面设置有凹槽和线路通道；

所述指示灯安装口用于安装指示灯，所述指示灯用于指示工作状态；

所述线路通道用于所述指示灯供电线路通过；

所述凹槽用于汇集供电电线。

8.根据权利要求2所述的采样机器人，其特征在于：

所述中间连接装置的凹陷连接结构设置有凹槽和通孔；

所述凹槽用于连接所述图像采集装置；

所述通孔用于紧固件贯穿，固定所述图像采集装置。

9.根据权利要求1所述的采样机器人，其特征在于：

所述传感器和所述机械臂之间设置有接口装置；

所述接口装置设置有沉槽孔；

所述沉槽孔包括第一沉槽孔和第二沉槽孔；

所述第一沉槽孔用于连接所述机械臂；

所述第二沉槽孔用于连接所述传感器。

10.一种末端执行机构，用于夹持目标物到预定位置进行采样，其特征在于，包括：

传感器；

图像采集装置，所述图像采集装置和所述传感器连接，用于采集图像；

夹持装置，所述夹持装置和所述图像采集装置连接，用于夹持目标物；

控制机构，所述控制机构分别与所述传感器、所述图像采集装置和所述夹持装置连接；

其中，所述夹持装置在控制机构控制下夹持目标物运动；

所述传感器用于接收夹持装置夹持目标物运动受到阻碍时的反作用力；

所述图像采集装置用于接收夹持装置夹持目标物运动的图像。

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