CN114426923B - 一种环境病毒采样机器人及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及病毒采样技术领域，具体提供了一种环境病毒采样机器人及方法，其包括：AGV小车；机械臂；若干带瓶盖的采样瓶；开关盖机构；抓取机构；深度相机；控制器，用于根据深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制AGV小车导航至待采样目标前，还用于根据一闲置的采样瓶位姿信息控制开关盖机构打开采样瓶及控制抓取机构抓取该采样瓶内的采样工具，还用于根据位置信息控制机械臂移动以进行病毒采样，还用于控制机械臂移动以将采样工具置入对应的采样瓶中，并控制开关盖机构关闭该采样瓶；本申请提供的环境病毒采样机器人及方法能够实现自动化环境病毒采样的流程。

Description

一种环境病毒采样机器人及方法
技术领域
本申请涉及病毒采样技术领域，具体而言，涉及一种环境病毒采样机器人及方法。
背景技术
现有技术一般采用两种方案对环境进行病毒采样，第一种方案为：通过医护人员人工采样的方式对环境进行病毒采样，第二种方案为：机器人上放置有采样瓶，机器人跟随医护人员到达需要进行病毒采样的位置，医护人员从机器人上获取一未进行病毒采样的采样瓶后，利用该采样瓶内的采样工具进行病毒采样。这两种方案均不能够实现自动完成环境病毒采样的流程。
针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种环境病毒采样机器人及方法，能够在一个机械臂上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程。
第一方面，本申请提供了一种环境病毒采样机器人，用于对环境进行病毒采样，其包括：
AGV小车；
机械臂，安装在上述AGV小车上；
若干带瓶盖的采样瓶，其内置有采样工具，放置在上述AGV小车上；
开关盖机构，安装在上述机械臂上，用于打开及关闭上述采样瓶；
抓取机构，安装在上述机械臂上，用于抓取上述采样工具以进行病毒采样；
深度相机，安装在上述机械臂上，用于获取深度图像信息；
控制器，与上述AGV小车、上述机械臂、上述开关盖机构、上述抓取机构和上述深度相机电性连接；
上述控制器用于根据上述深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制上述AGV小车导航至上述待采样目标前；
上述控制器还用于根据上述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据上述位姿信息控制上述开关盖机构打开上述闲置的采样瓶及控制上述抓取机构抓取上述采样瓶内的采样工具；
上述控制器还用于根据上述位置信息控制上述机械臂移动以使上述抓取机构上的采样工具对上述待采样目标进行病毒采样；
上述控制器还用于控制上述机械臂移动以使上述抓取机构将完成病毒采样的采样工具置入对应的采样瓶中，并控制上述开关盖机构关闭该采样瓶。
本申请提供的一种环境病毒采样机器人，能够在同一机械臂上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
可选地，上述采样瓶的上述瓶盖设有RFID芯片，上述开关盖机构设有RFID读写器，上述RFID读写器用于在打开或关闭上述采样瓶时将上述待采样目标的位置信息写入对应的上述RFID芯片。
本申请提供的一种环境病毒采样机器人，在采样瓶的瓶盖设有RFID芯片并在开关盖机构设有RFID读写器，该RFID读写器在打开或关闭采样瓶时将待采样目标的位置信息写入对应的RFID芯片，从而有效地提高获取采样位置的便利性。
可选地，上述采样瓶的上述瓶盖上设有若干个磁铁，上述开关盖机构包括力矩电机，上述力矩电机的转子上安装有电磁铁，上述电磁铁用于带动上述磁铁转动。
可选地，上述环境病毒采样机器人还包括第一电动直线模组，上述第一电动直线模组安装在上述机械臂末端，上述开关盖机构固定在上述第一电动直线模组上，上述抓取机构安装在上述第一电动直线模组上，并能在上述第一电动直线模组驱动下朝向或背离上述开关盖机构位移；
上述根据上述位姿信息控制上述开关盖机构打开上述闲置的采样瓶的过程包括：根据上述位姿信息控制上述抓取机构抓取上述采样瓶，在抓取上述采样瓶后，控制上述第一电动直线模组驱动上述抓取机构朝向上述开关盖机构位移以使上述采样瓶的瓶盖靠近上述开关盖机构，并控制上述开关盖机构打开上述采样瓶。
本申请提供的一种环境病毒采样机器人的第一电动直线模组能够使开关盖机构与抓取机构配合以实现抓取采样瓶和打开采样瓶的功能。
可选地，上述抓取机构包括电动夹爪，上述电动夹爪的夹臂呈L型或圆弧形，上述夹臂末端具有用于抓取上述采样工具的平角。
可选地，上述夹臂内侧设有多个用于抓取上述采样瓶的定位墩。
本申请提供的一种环境病毒采样机器人，在电动夹爪的夹臂内侧设有多个定位墩，该定位墩不仅能够在电动夹爪抓取采样瓶时起到固定采样瓶的作用，还能够避免出现由于电动夹爪直接抓取采样瓶而造成采样瓶损坏的情况。
可选地，上述环境病毒采样机器人还包括采样瓶箱，上述采样瓶箱安装在上述AGV小车上，上述采样瓶箱具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区和用于放置闲置的采样瓶的未检测区。
第二方面，本申请还提供了一种环境病毒采样方法，用于对环境进行病毒采样，应用在环境病毒采样机器人中，上述环境病毒采样机器人包括AGV小车、机械臂、若干带瓶盖的采样瓶、开关盖机构、抓取机构和深度相机，上述机械臂安装在上述AGV小车上，上述采样瓶放置在上述AGV小车上，上述采样瓶内置有采样工具，上述开关盖机构安装在上述机械臂上，上述开关盖机构用于打开及关闭上述采样瓶，上述抓取机构安装在上述机械臂上，上述抓取机构用于抓取上述采样工具，上述深度相机安装在上述机械臂上，上述深度相机用于获取深度图像信息，上述环境病毒采样方法包括以下步骤：
根据上述深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制上述AGV小车导航至上述待采样目标前；
根据上述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据上述位姿信息控制上述开关盖机构打开上述闲置的采样瓶及控制上述抓取机构抓取该采样瓶内的上述采样工具；
根据上述位置信息控制上述机械臂移动以使上述抓取机构上的上述采样工具对上述待采样目标进行病毒采样；
控制上述机械臂移动以使上述抓取机构将上述采样工具置入对应的上述采样瓶中，并控制上述开关盖机构关闭该采样瓶。
本申请提供的一种环境病毒采样方法，应用在环境病毒采样机器人中，该环境病毒采样方法能够在同一机械臂上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
可选地，上述环境病毒采样机器人还包括第一电动直线模组，上述第一电动直线模组安装在上述机械臂末端，上述开关盖机构固定在上述第一电动直线模组上，上述抓取机构安装在上述第一电动直线模组上，并能在上述第一电动直线模组驱动下朝向或背离上述开关盖机构位移，上述根据上述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据上述位姿信息控制上述开关盖机构打开上述闲置的采样瓶及控制上述抓取机构抓取该采样瓶内的采样工具的步骤包括以下子步骤：
根据上述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的第一位姿信息；
根据上述第一位姿信息控制上述抓取机构抓取上述闲置的采样瓶；
控制上述第一电动直线模组驱动上述抓取机构朝向上述开关盖机构位移，以使上述采样瓶的瓶盖靠近上述开关盖机构；
控制上述开关盖机构打开上述采样瓶；
控制上述机械臂移动以使上述抓取机构将已打开的采样瓶放回上述AGV小车；
获取上述已打开的采样瓶的第二位姿信息；
根据上述第二位姿信息控制上述抓取机构抓取上述已打开的采样瓶内的采样工具。
可选地，控制上述机械臂移动以使上述抓取机构将上述采样工具置入对应的上述采样瓶中，并控制上述开关盖机构关闭上述采样瓶的步骤包括以下子步骤：
根据上述第二位姿信息控制上述机械臂移动以使上述抓取机构将完成病毒采样的上述采样工具置入上述已打开的采样瓶；
控制上述抓取机构抓取上述已打开的采样瓶；
控制上述第一电动直线模组驱动上述抓取机构朝向上述开关盖机构位移，以使上述采样瓶的瓶盖靠近上述开关盖机构；
控制上述开关盖机构关闭该采样瓶；
控制上述第一电动直线模组驱动上述抓取机构背离上述开关盖机构移动，以使上述抓取机构将上述采样瓶放回上述AGV小车。
由上可知，本申请提供的一种环境病毒采样机器人及方法，能够在同一机械臂上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
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
图1为本申请实施例提供的一种环境病毒采样机器人结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种环境病毒采样机器人的局部放大结构示意图。
图3为本申请实施例提供的一种开关盖机构沿竖直方向的剖面结构示意图。
图4为本申请实施例提供的一种采样瓶箱的俯视结构示意图。
图5为本申请实施例提供的一种环境病毒采样方法的流程图。
附图标记：1、AGV小车；2、机械臂；3、开关盖机构；31、力矩电机；32、电磁铁；4、抓取机构；5、深度相机；6、视觉相机；7、第一电动直线模组；8、第二电动直线模组；9、铰链；10、定位墩；11、采样瓶箱；1101、已检测区；1102、未检测区；12、旋转机构。
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。
现有技术一般采用两种方案对环境进行病毒采样，第一种方案为：通过医护人员人工采样的方式对环境进行病毒采样，第二种方案为：机器人上放置有采样瓶，机器人跟随医护人员到达需要进行病毒采样的位置，医护人员从机器人上获取一未进行病毒采样的采样瓶后，利用该采样瓶内的采样工具进行病毒采样。这两种方案均不能够实现自动完成环境病毒采样的流程。
第一方面，如图1-图4所示，本申请提供了一种环境病毒采样机器人，用于对环境进行病毒采样，其包括：
AGV小车1；
机械臂2，安装在AGV小车1上；
若干带瓶盖的采样瓶（图中未示出），其内置有采样工具，放置在AGV小车1上；
开关盖机构3，安装在机械臂2上，用于打开及关闭采样瓶；
抓取机构4，安装在机械臂2上，用于抓取采样工具以进行病毒采样；
深度相机5，安装在机械臂2上，用于获取深度图像信息；
控制器（图中未示出），与AGV小车1、机械臂2、开关盖机构3、抓取机构4和深度相机5电性连接；
控制器用于根据深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制AGV小车1导航至待采样目标前；
控制器还用于根据深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据位姿信息控制开关盖机构3打开闲置的采样瓶及控制抓取机构4抓取采样瓶内的采样工具；
控制器还用于根据位置信息控制机械臂2移动以使抓取机构4上的采样工具对待采样目标进行病毒采样；
控制器还用于控制机械臂2移动以使抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入对应的采样瓶中，并控制开关盖机构3关闭采样瓶。
其中，AGV小车1和机械臂2为现有技术，机械臂2安装在AGV小车1上，机械臂2能够实现多轴移动，AGV小车1既可以按照控制器预先规划好的路径移动，也可以根据目标的位置信息移动到目标所在的位置。采样瓶可以为取样瓶、试管、无菌瓶等，采样瓶包括瓶盖和瓶身，瓶盖可以采用旋盖式、活塞式或者翻盖式等方式与瓶身连接，采样瓶内置有采样工具，采样工具可以为棉签或棉花等。开关盖机构3安装在机械臂2上，且能够根据采样瓶的瓶身和瓶盖的连接方式选择对应结构的开关盖机构3打开及关闭采样瓶，例如瓶盖采用旋盖式的方式与瓶身连接，开关盖机构3通过驱动瓶盖正向或方向转动实现打开或关闭采样瓶。抓取机构4可以为吸盘、电动夹爪、气动夹爪或气动手指等可以抓取采样瓶内的采样工具的机构，抓取机构4安装在机械臂2上，抓取机构4能够抓取采样工具并能够通过移动机械臂2进行病毒采样，采样工具涂抹过待采样目标即视为完成病毒采样。深度相机5为现有技术，深度相机5安装在机械臂2上，深度相机5能够获取AGV小车1周围环境和放置在AGV小车1上的采样瓶的深度图像信息。控制器与AGV小车1、机械臂2、开关盖机构3、抓取机构4和深度相机5电性连接，控制器获取深度图像信息后，通过YOLO算法检测出深度图像信息是否存在待采样目标且在存在待采样目标时，通过YOLO算法计算出待采样目标的位置信息。
上述技术方案的工作原理为：AGV小车1沿着预先设定的路径移动，移动过程中，深度相机5持续获取周围环境的深度图像信息，控制器根据该深度图像信息检测是否存在待采样目标，当检测到待采样目标时，控制器根据深度图像信息计算待采样目标的位置信息并根据待采样目标的位置信息控制AGV小车1导航至待采样目标前，控制器根据深度图像信息获取一闲置（未进行病毒采样）的采样瓶的位姿信息，并根据采样瓶的位姿信息控制机械臂2移动以使开关盖机构3靠近该闲置的采样瓶的瓶盖，控制器控制开关盖机构3打开采样瓶并控制抓取机构4抓取该采样瓶内的采样工具，控制器根据待采样目标的位置信息控制机械臂2移动以使抓取机构4上的采样工具对待采样目标进行病毒采样，病毒采样完成后，控制器控制机械臂2移动以使抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入对应的采样瓶中，并控制开关盖机构3关闭该采样瓶。本申请提供的一种环境病毒采样机器人，能够在同一机械臂2上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
应当理解的是，深度相机5也可以间歇性地获取周围环境的深度图像信息，例如每隔2秒获取一次周围环境的深度图像信息。
在另一些实施例中，控制器控制AGV小车1自主导航移动，控制器实时获取深度图像信息并根据该深度图像信息检测是否存在待采样目标，当检测到待采样目标时，控制器根据深度图像信息计算待采样目标的位置信息并根据待采样目标的位置信息控制AGV小车1导航至待采样目标前，控制器根据深度图像信息获取一闲置（未进行病毒采样）的采样瓶的位姿信息，并根据采样瓶的位姿信息控制机械臂2移动以使开关盖机构3靠近该闲置的采样瓶的瓶盖，控制器控制开关盖机构3打开采样瓶并控制抓取机构4抓取该采样瓶内的采样工具，控制器根据待采样目标的位置信息控制机械臂2移动以使抓取机构4上的采样工具对待采样目标进行病毒采样，病毒采样完成后，控制器控制机械臂2移动以使抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入对应的采样瓶中，并控制开关盖机构3关闭该采样瓶。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括视觉相机6，该视觉相机6用于代替深度相机5获取AGV小车1周围环境的图像信息，该视觉相机6可以为RGB相机或单反相机等。该实施例中，AGV小车1沿着预先设定的路径或自主导航移动时，视觉相机6持续获取AGV小车1周围环境的图像信息，控制器获取该图像信息后，通过YOLO算法检测该图像信息中是否存在待采样目标，若图像信息中存在待采样目标，控制器控制深度相机5获取深度图像信息并利用YOLO算法根据该深度图像信息计算待采样目标的位置信息。
在一些实施例中，开关盖机构3打开采样瓶后，采样瓶的瓶盖留在开关盖机构3中直至开关盖机构3关闭采样瓶。在另一些实施例中，开关盖机构3打开采样瓶后，采样瓶的瓶盖被放置到AGV小车1上预先设定的位置。
在一些实施例中，采样瓶的瓶盖设有RFID芯片，开关盖机构3设有RFID读写器，RFID读写器用于在打开或关闭采样瓶时将待采样目标的位置信息写入对应的RFID芯片。该实施例的RFID读写器在打开或关闭采样瓶时将待采样目标的位置信息写入对应的RFID芯片，从而有效地提高后续对采样位置溯源的便利性。
在一些实施例中，采样瓶的瓶盖上设有若干个磁铁，开关盖机构3包括力矩电机31，力矩电机31的转子上安装有电磁铁32，电磁铁32用于带动磁铁转动。该实施例的开关盖机构3适用于采样瓶的瓶盖采用旋盖式的连接方式与瓶身连接的情况，在需要打开采样瓶时，先控制电磁铁32通电，电磁铁32产生的电磁场对瓶盖上的磁铁起固定作用，然后控制力矩电机31通电，由于电磁感应原理，力矩电机31的转子上的电磁铁32旋转，以使瓶盖上的磁铁受到一个切向力，该切向力使瓶盖上的磁铁跟随电磁铁32一起旋转，从而打开采样瓶；当需要关闭采样瓶时，仅需要改变力矩电机31中的电流方向。
在另一些实施例中，开关盖机构3还可以包括升降机构和夹紧机构，升降机构可以为直线模组、气缸等，夹紧机构可以为电动夹爪、气动夹爪等，升降机构能够驱动夹紧机构向上或向下移动。该实施例的开关盖机构3适用于采样瓶的瓶盖采用活塞式的连接方式与瓶身连接的情况，在需要打开采样瓶时，开关盖机构3先通过夹紧机构夹紧采样瓶的瓶盖，再通过升降机构驱动夹紧机构向上移动以打开采样瓶；在需要关闭采样瓶时，开关盖机构3通过升降机构驱动夹紧机构向下移动以关闭采样瓶，在关闭采样瓶后，夹紧机构松开采样瓶的瓶盖。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括第一电动直线模组7，第一电动直线模组7安装在机械臂2末端，开关盖机构3固定在第一电动直线模组7上，抓取机构4安装在第一电动直线模组7上，并能在第一电动直线模组7驱动下朝向或背离开关盖机构3位移。
根据位姿信息控制开关盖机构3打开闲置的采样瓶的过程包括：根据位姿信息控制抓取机构4抓取采样瓶，然后，控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3位移以使采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3，并控制开关盖机构3打开采样瓶。该实施例的第一电动直线模组7能够使开关盖机构3与抓取机构4配合以顺利地打开采样瓶。
在一些实施例中，采样瓶的瓶盖上设有RFID芯片，开关盖机构3设有RFID读写器，在第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3移动时，若RFID读写器读取到RFID芯片的信息，即可认为采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3，也即到达可以进行打开操作的位置。
在另一些实施例中，抓取机构4还可以固定在第一电动直线模组7上，开关盖机构3还可以安装在第一电动直线模组7上，并能在第一电动直线模组7驱动下朝向或背离抓取机构4位移。该实施例与上一实施例的区别在于：该实施例的第一电动直线模组7移动的对象为开关盖机构3，可确保抓取机构4相对于第一电动直线模组7的相对位置不变，便于控制器确定抓取机构4相对于机械臂2的位置以进行病毒采样。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括旋转机构12和第二电动直线模组8，机械臂2末端与旋转机构12连接，第二电动直线模组8与旋转机构12连接，旋转机构12能够驱动第二电动直线模组8在yoz平面旋转（参考图2），第一电动直线模组7安装在第二电动直线模组8上，并能在第二电动直线模组8驱动下位移。机械臂2将抓取机构4移动至待采样目标附近后，第二电动直线模组8驱动第一电动直线模组7位移以使抓取机构4上的采样工具移动至待采样目标的位置，旋转机构12能通过第二电动直线模组8和第一电动直线模组驱动抓取机构4在yoz平面旋转，以使抓取机构4上的采样工具能以旋转的方式进行病毒采样，从而有效地增大机械臂2的输出行程和提高环境病毒采样机器人的病毒采样能力。在一些优选实施例中，旋转机构12还可以与铰链9连接，铰链9与第二电动直线模组8铰接，铰链9的转轴与驱动组件（图中未示出）连接，该驱动组件可以为电机、气缸等，该驱动组件用于驱动第二电动直线模组8在xoz平面摆动（参考图2），由于抓取机构4安装在第一电动直线模组7上，第一电动直线模组7安装在第二电动直线模组8上，驱动组件能够通过第一电动直线模组7使第一电动直线模组7上的抓取机构4跟随第二直线电动模组8在xoz平面摆动。
在一些实施例中，抓取机构4包括电动夹爪，电动夹爪的夹臂呈L型或圆弧形，夹臂末端具有用于抓取采样工具的平角。该实施例的夹臂的弯曲部分能够抓取采样瓶，夹臂末端的平角能够抓取采样工具，因此无需为抓取采样瓶和抓取采样工具分别设置单独的抓取机构4，从而有效地简化了抓取机构4的结构，进而降低了环境病毒采样机器人的成本。在一些优选实施例中，电动夹爪的夹臂的材料为橡胶，从而避免电动夹爪抓取采样瓶时出现损坏采样瓶的情况。
在一些实施例中，夹臂内侧设有多个用于抓取采样瓶的定位墩10。在一些优选实施例中，定位墩10的材料为橡胶，因此该定位墩10不仅能够在电动夹爪抓取采样瓶时起到固定采样瓶的作用，还能够避免出现由于电动夹爪直接抓取采样瓶而造成采样瓶损坏的情况。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括采样瓶箱11，采样瓶箱11安装在AGV小车1上，采样瓶箱11具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区1101和用于放置闲置的采样瓶的未检测区1102。
在另一些实施例中，采样瓶箱11还包括用于放置正在进行病毒采样的采样瓶的正在检测区。
由上可知，本申请提供的一种环境病毒采样机器人，能够在同一机械臂2上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
第二方面，如图5所示，本申请还提供了一种环境病毒采样方法，用于对环境进行病毒采样，应用在环境病毒采样机器人中，环境病毒采样机器人包括AGV小车1、机械臂2、若干带瓶盖的采样瓶、开关盖机构3、抓取机构4和深度相机5，机械臂2安装在AGV小车1上，采样瓶放置在AGV小车1上，采样瓶内置有采样工具，开关盖机构3安装在机械臂2上，开关盖机构3用于打开及关闭采样瓶，抓取机构4安装在机械臂2上，抓取机构4用于抓取采样工具，深度相机5安装在机械臂2上，深度相机5用于获取深度图像信息，环境病毒采样方法包括以下步骤：
S1、根据深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制AGV小车1导航至待采样目标前；
S2、根据深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据位姿信息控制开关盖机构3打开闲置的采样瓶及控制抓取机构4抓取该采样瓶内的采样工具；
S3、根据位置信息控制机械臂2移动以使抓取机构4上的采样工具对待采样目标进行病毒采样；
S4、控制机械臂2移动以使抓取机构4将采样工具置入对应的采样瓶中，并控制开关盖机构3关闭该采样瓶。
其中，本申请实施例提供的一种环境病毒采样方法的工作原理与第一方面提供的一种环境病毒采样机器人的工作原理相同，此处不再进行详细论述。本申请提供的一种环境病毒采样方法，应用在环境病毒采样机器人中，该环境病毒采样方法能够在同一机械臂2上完成打开采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括第一电动直线模组7，第一电动直线模组7安装在机械臂2末端，开关盖机构3固定在第一电动直线模组7上，抓取机构4安装在第一电动直线模组7上，并能在第一电动直线模组7驱动下朝向或背离开关盖机构3位移，步骤S2包括以下子步骤：
S201、根据深度图像信息获取一闲置的采样瓶的第一位姿信息；
S202、根据第一位姿信息控制抓取机构4抓取闲置的采样瓶；
S203、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3位移，以使采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3；
S204、控制开关盖机构3打开采样瓶；
S205、控制机械臂2移动以使抓取机构4将已打开的采样瓶放回AGV小车1；
S206、获取已打开的采样瓶的第二位姿信息；
S207、根据第二位姿信息控制抓取机构4抓取已打开的采样瓶内的采样工具。
在一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括采样瓶箱11，采样瓶箱11安装在AGV小车1上，采样瓶箱11具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区1101和用于放置闲置的采样瓶的未检测区1102，步骤S201包括以下子步骤：S2011、控制深度相机5采集未检测区1102的深度图像信息；S2012、根据未检测区1102的深度图像信息获取未检测区1102中的所有采样瓶的位姿信息；S2013、选择一个采样瓶作为闲置的采样瓶，并将该采样瓶的位姿信息标记为第一位姿信息。
在一些实施例中，步骤S205包括以下子步骤：S2051、控制机械臂2移动以使抓取机构4将已打开的采样瓶放到已检测区1101。步骤S2051的抓取机构4将已打开的采样瓶放到已检测区1101的空位上。
在另一些实施例中，步骤S205包括以下子步骤：S2052、控制机械臂2移动以使抓取机构4将已打开的采样瓶放到未检测区1102。
步骤S4包括以下子步骤：
S401、根据第二位姿信息控制机械臂2移动以使抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入已打开的采样瓶；
S402、根据第二位姿信息控制抓取机构4抓取已打开的采样瓶；
S403、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3位移，以使采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3；
S404、控制开关盖机构3关闭采样瓶；
S405、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4背离开关盖机构3移动，以使抓取机构4将采样瓶放回AGV小车1。
步骤S405中，抓取机构4将采样瓶放到采样瓶箱11的已检测区1101。
应当理解的是，步骤S401中，抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入已打开的采样瓶后，抓取机构4释放采样工具。
在另一些实施例中，环境病毒采样机器人还包括采样瓶箱11，采样瓶箱11安装在AGV小车1上，采样瓶箱11具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区1101、用于放置闲置的采样瓶的未检测区1102和用于放置正在进行病毒采样的采样瓶的正在检测区，步骤S2包括以下子步骤：
S208、根据深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息；
S209、根据位姿信息控制抓取机构4抓取闲置的采样瓶；
S210、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3位移，以使采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3；
S211、控制开关盖机构3打开采样瓶；
S212、控制机械臂2移动以使抓取机构4将已打开的采样瓶放到正在检测区；
S213、根据采样瓶的位姿信息控制抓取机构4抓取已打开的采样瓶内的采样工具。
由于正在检测区的位置已知，因此抓取机构4将已打开的采样瓶放到正在检测区时，正在检测区的位置信息即为已打开的采样瓶的位置信息。步骤S4包括以下子步骤：
S406、根据正在检测区的第一位置信息控制机械臂2移动以使抓取机构4将完成病毒采样的采样工具置入已打开的采样瓶；
S407、根据正在检测区域的第一位置信息控制抓取机构4抓取已打开的采样瓶；
S408、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4朝向开关盖机构3位移，以使采样瓶的瓶盖靠近开关盖机构3；
S409、控制开关盖机构3关闭采样瓶；
S410、控制第一电动直线模组7驱动抓取机构4背离开关盖机构3移动，以使抓取机构4将采样瓶放到采样瓶箱11的已检测区1101。
实施例1
本申请提供了一种环境病毒采样机器人，其包括AGV小车1、机械臂2、若干带瓶盖的采样瓶、开关盖机构3、抓取机构4、视觉相机6和深度相机5，机械臂2安装在AGV小车1上，AGV小车1上安装有采样瓶箱11，该采样瓶箱11具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区1101和用于放置闲置的采样瓶的未检测区1102，采样瓶的瓶盖采用旋盖式的连接方式与瓶身连接，采样瓶内置有采样工具，开关盖机构3安装在机械臂2上，开关盖机构3用于打开及关闭采样瓶，抓取机构4安装在机械臂2上，抓取机构4用于抓取采样工具，深度相机5安装在机械臂2上，深度相机5用于获取深度图像信息，视觉相机6安装在机械臂2上，视觉相机6用于获取机械臂2周围环境的图像信息。机械臂2的末端与旋转机构12连接，旋转机构12与铰链9连接，铰链9与第二电动直线模组8连接，铰链9的转轴与驱动组件连接，该驱动组件用于驱动第二电动直线模组8摆动，第一电动直线模组7安装在第二电动直线模组8上，并能在第二电动直线模组8驱动下位移，开关盖机构3固定在第一电动直线模组7上，抓取机构4安装在第一电动直线模组7上，并能在第一电动直线模组7驱动下朝向或背离开关盖机构3位移。采样瓶的瓶盖上设有RFID芯片和若干个磁铁，开关盖机构3包括力矩电机31和RFID读取器，力矩电机31的转子上安装有电磁铁32，电磁铁32用于带动磁铁转动，RFID读取器用于在打开或关闭采样瓶时将待采样目标的位置信息写入RFID芯片。抓取机构4包括电动夹爪，电动夹爪的夹臂呈L性，夹臂末端具有用于抓取采样工具的平角，夹臂内侧设有多个用于抓取采样瓶的定位墩10，夹臂和定位墩10的材料均为橡胶。
下面以待采样目标为电梯按键为例，基于环境病毒采样机器人，本申请还提供了一种环境病毒采样方法，其工作流程为：1.控制AGV小车1按照预先设定的路线移动，并控制视觉相机6持续获取机械臂2周围的环境信息；2.根据机械臂2周围的环境信息检测是否存在电梯；3.当检测到电梯时，控制AGV小车1移动到电梯前；4.控制深度相机5采集电梯按键的深度图像信息；5.根据电梯按键的深度图像信息获取电梯按键的位置信息；6.控制深度相机5采集未检测区1102的深度图像信息；7.根据未检测区1102的深度图像信息获取一闲置的采样瓶的第一位姿信息；8.根据第一位姿信息控制机械臂2和第二电动直线模组8移动以使电动夹爪抓取该闲置的采样瓶；9.控制第一电动直线模组7驱动电动夹爪朝向开关盖机构3位移；10.当RFID读取器识别到RFID芯片时，控制第一电动直线模组7停止运行并控制电磁铁32通电以固定采样瓶的瓶盖；11.控制力矩电机31通电以打开采样瓶；12.控制机械臂2和第二电动直线模组8移动以将已打开的采样瓶移动至已检测区1101；13.控制第一电动直线模组7驱动电动夹爪背离开关盖机构3位移以将已打开的采样瓶放入已检测区1101；14.控制电动夹爪释放已打开的采样瓶并获取该采样瓶的第二位姿信息；15.根据第二位姿信息控制电动夹爪抓取已打开的采样瓶内的采样工具；16.根据电梯按键的位置信息控制机械臂2和第二电动直线模组8移动以使电动夹爪上的采样工具对电梯按键进行病毒采样；17.根据第二位姿信息控制机械臂2和第二电动直线模组8移动以使电动夹爪将采样工具放入已打开的采样瓶；18.控制电动夹爪抓取已打开的采样瓶；19.控制第一电动直线模组7驱动电动夹爪朝向开关盖机构3位移；20.控制力矩电机31反向通电以关闭采样瓶；21.控制第一电动直线模组7驱动电动夹爪背离开关盖机构3位移，以使电动夹爪将已关闭的采样瓶放回已检测区1101。步骤2中，若没有检测到电梯，则执行步骤1。
由上可知，本申请提供的一种环境病毒采样机器人及方法，能够在同一机械臂2上完成打开及关闭采样瓶、抓取采样瓶内的采样工具和利用采样工具进行病毒采样、将采样工具放回对应的采样瓶和关闭采样瓶的流程，从而实现自动化环境病毒采样的流程。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个机器人，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以上升至一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
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)

1.一种环境病毒采样机器人，用于对环境进行病毒采样，其特征在于，所述环境病毒采样机器人包括：
AGV小车（1）；
机械臂（2），安装在所述AGV小车（1）上；
若干带瓶盖的采样瓶，其内置有采样工具，放置在所述AGV小车（1）上；
开关盖机构（3），安装在所述机械臂（2）上，用于打开及关闭所述采样瓶；
抓取机构（4），安装在所述机械臂（2）上，用于抓取所述采样工具以进行病毒采样；
深度相机（5），安装在所述机械臂（2）上，用于获取深度图像信息；
第一电动直线模组（7），安装在所述机械臂（2）末端，所述开关盖机构（3）固定在所述第一电动直线模组（7）上，所述抓取机构（4）安装在所述第一电动直线模组（7）上，所述抓取机构（4）能在所述第一电动直线模组（7）驱动下朝向或背离所述开关盖机构（3）位移；
控制器，与所述AGV小车（1）、所述机械臂（2）、所述开关盖机构（3）、所述抓取机构（4）和所述深度相机（5）电性连接；
所述控制器用于根据所述深度图像信息检测是否存在待采样目标；
所述控制器还用于在检测到待采样目标后，根据所述深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制所述AGV小车（1）导航至所述待采样目标前；
所述控制器还用于根据所述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据所述位姿信息控制所述开关盖机构（3）打开所述闲置的采样瓶及控制所述抓取机构（4）抓取所述采样瓶内的采样工具；
所述根据所述位姿信息控制所述开关盖机构（3）打开所述闲置的采样瓶的过程包括：根据所述位姿信息控制所述抓取机构（4）抓取所述采样瓶，在抓取所述采样瓶后，控制所述第一电动直线模组（7）驱动所述抓取机构（4）朝向所述开关盖机构（3）位移以使所述采样瓶的瓶盖靠近所述开关盖机构（3），并控制所述开关盖机构（3）打开所述采样瓶；
所述控制器还用于根据所述位置信息控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）上的所述采样工具对所述待采样目标进行病毒采样；
所述控制器还用于控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）将完成病毒采样的所述采样工具置入对应的采样瓶中，并控制所述开关盖机构（3）关闭所述采样瓶。
2.根据权利要求1所述的环境病毒采样机器人，其特征在于，所述采样瓶的所述瓶盖设有RFID芯片，所述开关盖机构（3）设有RFID读写器，所述RFID读写器用于在打开或关闭所述采样瓶时将所述待采样目标的位置信息写入对应的所述RFID芯片。
3.根据权利要求1所述的环境病毒采样机器人，其特征在于，所述采样瓶的所述瓶盖上设有若干个磁铁，所述开关盖机构（3）包括力矩电机（31），所述力矩电机（31）的转子上安装有电磁铁（32），所述电磁铁（32）用于带动所述磁铁转动。
4.根据权利要求1所述的环境病毒采样机器人，其特征在于，所述抓取机构（4）包括电动夹爪，所述电动夹爪的夹臂呈L型或圆弧形，所述夹臂的末端具有用于抓取所述采样工具的平角。
5.根据权利要求4所述的环境病毒采样机器人，其特征在于，所述夹臂内侧设有多个用于抓取所述采样瓶的定位墩（10）。
6.根据权利要求1所述的环境病毒采样机器人，其特征在于，所述环境病毒采样机器人还包括采样瓶箱（11），所述采样瓶箱（11）安装在所述AGV小车（1）上，所述采样瓶箱（11）具有用于放置已进行病毒采样的采样瓶的已检测区（1101）和用于放置闲置的采样瓶的未检测区（1102）。
7.一种环境病毒采样方法，用于对环境进行病毒采样，其特征在于，应用在环境病毒采样机器人中，所述环境病毒采样机器人包括AGV小车（1）、机械臂（2）、若干带瓶盖的采样瓶、开关盖机构（3）、抓取机构（4）、深度相机（5）和第一电动直线模组（7），所述机械臂（2）安装在所述AGV小车（1）上，所述采样瓶放置在所述AGV小车（1）上，所述采样瓶内置有采样工具，所述开关盖机构（3）安装在所述机械臂（2）上，所述开关盖机构（3）用于打开及关闭所述采样瓶，所述抓取机构（4）安装在所述机械臂（2）上，所述抓取机构（4）用于抓取所述采样工具，所述深度相机（5）安装在所述机械臂（2）上，所述深度相机（5）用于获取深度图像信息，所述第一电动直线模组（7）安装在所述机械臂（2）末端，所述开关盖机构（3）固定在所述第一电动直线模组（7）上，所述抓取机构（4）安装在所述第一电动直线模组（7）上，所述抓取机构（4）能在所述第一电动直线模组（7）驱动下朝向或背离所述开关盖机构（3）位移，所述环境病毒采样方法包括以下步骤：
根据所述深度图像信息检测是否存在待采样目标；
在检测到待采样目标后，根据所述深度图像信息获取待采样目标的位置信息以控制所述AGV小车（1）导航至所述待采样目标前；
根据所述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据所述位姿信息控制所述开关盖机构（3）打开所述闲置的采样瓶及控制所述抓取机构（4）抓取所述采样瓶内的所述采样工具；
根据所述位置信息控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）上的所述采样工具对所述待采样目标进行病毒采样；
控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）将所述采样工具置入对应的所述采样瓶中，并控制所述开关盖机构（3）关闭所述采样瓶；
所述根据所述位姿信息控制所述开关盖机构（3）打开所述闲置的采样瓶的步骤包括：根据所述位姿信息控制所述抓取机构（4）抓取所述采样瓶，在抓取所述采样瓶后，控制所述第一电动直线模组（7）驱动所述抓取机构（4）朝向所述开关盖机构（3）位移以使所述采样瓶的瓶盖靠近所述开关盖机构（3），并控制所述开关盖机构（3）打开所述采样瓶。
8.根据权利要求7所述的环境病毒采样方法，其特征在于，所述环境病毒采样机器人还包括第一电动直线模组（7），所述第一电动直线模组（7）安装在所述机械臂（2）末端，所述开关盖机构（3）固定在所述第一电动直线模组（7）上，所述抓取机构（4）安装在所述第一电动直线模组（7）上，并能在所述第一电动直线模组（7）驱动下朝向或背离所述开关盖机构（3）位移，所述根据所述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的位姿信息，并根据所述位姿信息控制所述开关盖机构（3）打开所述闲置的采样瓶及控制所述抓取机构（4）抓取所述采样瓶内的所述采样工具的步骤包括以下子步骤：
根据所述深度图像信息获取一闲置的采样瓶的第一位姿信息；
根据所述第一位姿信息控制所述抓取机构（4）抓取所述闲置的采样瓶；
控制所述第一电动直线模组（7）驱动所述抓取机构（4）朝向所述开关盖机构（3）位移，以使所述采样瓶的瓶盖靠近所述开关盖机构（3）；
控制所述开关盖机构（3）打开所述采样瓶；
控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）将已打开的采样瓶放回所述AGV小车（1）；
获取所述已打开的采样瓶的第二位姿信息；
根据所述第二位姿信息控制所述抓取机构（4）抓取所述已打开的采样瓶内的采样工具。
9.根据权利要求8所述的环境病毒采样方法，其特征在于，控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）将所述采样工具置入对应的所述采样瓶中，并控制所述开关盖机构（3）关闭所述采样瓶的步骤包括以下子步骤：
根据所述第二位姿信息控制所述机械臂（2）移动以使所述抓取机构（4）将完成病毒采样的所述采样工具置入所述已打开的采样瓶；
控制所述抓取机构（4）抓取所述已打开的采样瓶；
控制所述第一电动直线模组（7）驱动所述抓取机构（4）朝向所述开关盖机构（3）位移，以使所述采样瓶的瓶盖靠近所述开关盖机构（3）；
控制所述开关盖机构（3）关闭所述采样瓶；
控制所述第一电动直线模组（7）驱动所述抓取机构（4）背离所述开关盖机构（3）移动，以使所述抓取机构（4）将所述采样瓶放回所述AGV小车（1）。
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