CN114888811B - 拭子采样执行器、拭子采样机械臂、机器人及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拭子采样执行器，包括外壳、夹取部和感知部：夹取部包括弹性夹持件和第一气管，弹性夹持件上具有采样孔，弹性夹持件内具有充气腔，第一气管与充气腔连通，通过第一气管向充气腔充气使弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧在采样孔内；感知部包括相机、弹性膜和第二气管，第二气管用于吸气而使得弹性膜的内表面向内凹陷，从而通过相机采集由于拭子杆部后端接触弹性膜的内表面而产生的弹性膜的形变来获取拭子杆部后端的接触力信息。本发明利用基于视觉的触觉反馈技术来获取拭子与人体的接触状态，模仿人类手指采样时的行为，弥补刚性连接动作过于生硬的问题，即时调整接触力的大小和采样角度，提高了拭子的容错性能。

Description

拭子采样执行器、拭子采样机械臂、机器人及采样方法

技术领域

本发明涉及拭子采样领域，尤其是涉及拭子采样执行器、拭子采样机械臂、机器人及采样方法。

背景技术

拭子检测是一种医学检测方法，例如采用医用棉签从人体的咽部或鼻腔等部分收集少量分泌物进行检测，以用于了解受检部位的健康状况。

现有技术中，可以采用机械臂代替人工来对受检部位进行拭子采样。当前的拭子采样执行器大多结构比较简单，通常是利用机械爪夹持一个拭子进行采样，这种方式虽然简单可行，但是拭子采样末端纯刚性连接，缺少柔性和安全性，缺少力反馈，无法感知拭子与被测者的接触状态，在面对这种需要和人体进行接触的采样行为，在缺少反馈的情况下非常容易出现采样不充分或者采样过深对人体造成伤害。

当前也有采用单点式的触觉传感器的拭子采样器，现有的力反馈技术(触觉反馈技术)所用的触觉传感主要有：(1)电容式触觉阵列传感器。其原理是外力使极板间的相对位移发生变化，从而使电容发生变化，通过检测电容变化量来测量触觉力；(2)电感式触觉传感器。其是利用电磁感应原理把压力作用转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出；(3)光电式触觉传感器。其是基于全内反射原理进行研制的，通常由光源和光电探测器构成。当施加在界面上的压力发生变化时，传感器敏感元件的反射强度和光源频率也会相应发生变化；(4)压阻式触觉传感器。其是根据半导体材料的压阻效应而制成的器件，其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出；(5)压电式触觉传感器。其在压力作用下压电材料两端面间出现电位差；反之，施加电压则产生机械应力。这些常用的触觉传感器各有优缺点，单点式的触觉传感器虽然能够获取接触力，但都存在如下问题：触觉传感器会将拭子夹紧，使拭子与机械臂之间处于刚性连接，极大地限制了拭子的活动性，会出现检测不充分的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术极易出现检测不充分或者检测力过大对人体造成伤害的缺点，提供一种拭子采样执行器、拭子采样机械臂、机器人及采样方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种拭子采样执行器，包括外壳、夹取部和感知部，其中：所述夹取部包括弹性夹持件和第一气管，所述弹性夹持件设在所述外壳内的上部，所述弹性夹持件上具有供拭子的杆部穿过的采样孔，所述弹性夹持件内具有充气腔，所述第一气管与所述充气腔连通，通过所述第一气管向所述充气腔内充气，所述弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧在所述采样孔内；所述感知部包括相机、弹性膜和第二气管，所述相机设于所述外壳内的下部，所述弹性膜位于所述弹性夹持件和所述相机之间，所述第二气管与所述外壳连通，用于吸气而使得所述弹性膜的内表面向内凹陷，从而通过所述相机采集由于所述拭子的杆部后端接触所述弹性膜的内表面而产生的所述弹性膜的形变来获取所述拭子杆部后端的接触力信息。

在一些实施例中，所述感知部还包括红黄蓝三色的LED灯带，所述LED灯带设在所述外壳内并位于所述弹性膜和所述相机之间。

在一些实施例中，所述弹性膜的外表面具有银色反光层，所述弹性膜由硅胶、橡胶、乳胶中的至少一种材料制成。

在一些实施例中，还包括振动电机，所述振动电机设置在所述外壳内，用于在拭子采样时使所述拭子采样执行器振动。

在一些实施例中，所述外壳包括同轴且可拆卸连接的第一外壳和第二外壳，所述弹性夹持件设在所述第一外壳内被所述第一外壳包裹；所述相机位于第二外壳内的下部，所述弹性膜连接在所述第二外壳内的顶部周向上。

第二方面，本发明还提供一种拭子采样机械臂，包括机械臂本体以及上述第一方面的拭子采样执行器，上述拭子采样执行器连接在所述机械臂本体的末端。

第三方面，本发明还提供一种采用第二方面所述的拭子采样机械臂的拭子采样方法，包括如下步骤：

S1、所述第二气管吸气而使得所述弹性膜的内表面向内凹陷；

S2、所述弹性夹持件夹取拭子，拭子的杆部穿过所述采样孔，拭子的杆部后端与所述弹性膜的内表面接触而在所述弹性膜的内表面产生力的作用，使得弹性膜发生形变，通过所述相机采集所述弹性膜的形变以获得拭子的杆部后端的接触力信息，所述接触力信息包括接触力的位置、大小和方向；

S3、当接触有效时，通过所述第一气管向所述弹性夹持件的所述充气腔内充气，使得所述弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧；

S4、将拭子的前端伸入受检部位，按照预定的轨迹进行拭子采样。

在一些实施例中，所述步骤S2中的接触力的位置是通过背景差法计算得到的接触点的位置，所述步骤S2中的接触力的大小根据所述接触点的大小得到。

在一些实施例中，所述步骤S2中的所述接触力的方向采用以下步骤得到：

A1、将所述拭子在所述采样孔内的部分当作旋转中心，拭子能围绕所述旋转中心转动；

A2、通过所述接触点在空间中的三维坐标和所述旋转中心在空间中的三维坐标做差，得到方向向量，即为所述接触力的方向。

第四方面，本发明还提供一种机器人，包括上述的拭子采样机械臂。

本发明具有如下有益效果：

本发明利用基于视觉的触觉检测技术和柔性夹取技术，设计了一种具有触觉反馈能力和柔顺性的拭子采样执行器，利用柔性夹取来模仿人手采样，并基于视觉的触觉反馈技术来获取拭子与人体的接触状态，解决了采样不充分或采样时接触力过大而对人体造成伤害的问题。具体地，夹取部采用了弹性夹持件，具有柔顺性，便于模仿人类手指采样时的行为，克服了刚性连接动作过于生硬而导致的检测不充分的问题，并结合弹性膜和相机的配合检测感知情况，可以实时地反馈拭子与受检部位的接触信息即反馈接触力的大小、方向和位置，从而可以提高拭子的容错性能，避免了采样不充分或者采样时用力过大对人体造成伤害的问题。同时，本发明还具有人工成本低、分辨率高等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1中的拭子采样执行器主视图；

图2a是本发明实施例1中拭子采样执行器内部结构示意图；

图2b是是本发明实施例1中拭子采样执行器中夹取部的结构示意图；

图2c是本发明实施例1中弹性夹持件的一半结构示意图；

图2d是图2c的剖面示意图；

图2e是本发明实施例1中拭子采样执行器夹持拭子的示意图；

图3是本发明实施例2中拭子采样机械臂的示意图；

图4是本发明实施例3中获得接触力的位置和大小的示意图；

图5a和图5b是本发明实施例3中获得接触力的方向的示意图；

图6是本发明实施例3中采样的预定轨迹示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用,在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

传统的拭子采样执行器多不具备力反馈能力或者采用单点式的触觉传感器，缺少力反馈功能会极大的限制机器人在采样时的感知能力，极易出现检测不充分或者检测力过大对人体造成伤害的问题；单点式的触觉传感器虽然能够获取接触力，但这种传感器会将棉棒夹紧，使棉棒与机器人之间处于刚性连接，极大的限制棉棒的活动性，而采样者在进行采样时手指是进行灵活调整的，因此这种会出现检测不充分的问题。

为了解决上述问题，本发明具体实施方式提供一种拭子采样执行器，其包括外壳、夹取部和感知部，其中：所述夹取部包括弹性夹持件和第一气管，所述弹性夹持件设在所述外壳内的上部，所述弹性夹持件上具有供拭子的杆部穿过的采样孔，所述弹性夹持件内具有充气腔，所述第一气管与所述充气腔连通，通过所述第一气管向所述充气腔内充气，所述弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧在所述采样孔内；所述感知部包括相机、弹性膜和第二气管，所述相机设于所述外壳内的下部，所述弹性膜位于所述弹性夹持件和所述相机之间，所述第二气管与所述外壳连通，用于吸气而使得所述弹性膜的内表面向内凹陷，从而通过所述相机采集由于所述拭子的杆部后端接触所述弹性膜的内表面而产生的所述弹性膜的形变来获取所述拭子杆部后端的接触力信息。

其中所述的拭子包括杆部和采样头，采样头设于杆部的前端，通常是一团有吸收能力的材料(如棉花)。本发明的拭子采样执行器可以用于可用于各种部位的采样，例如用咽拭子采样后进行后续核酸检测。

在一些优选的实施方式中，所述感知部还包括红黄蓝三色的LED灯带，所述LED灯带设在所述外壳内并位于所述弹性膜和所述相机之间。

在一些优选的实施方式中，所述弹性膜的外表面具有银色反光层，所述弹性膜由硅胶、橡胶、乳胶中的至少一种材料制成。

在一些优选的实施方式中，还包括振动电机，所述振动电机设置在所述外壳内，用于在拭子采样时使所述拭子采样执行器振动。

在一些优选的实施方式中，所述外壳包括同轴连接的第一外壳和第二外壳，所述弹性夹持件设在所述第一外壳内被所述第一外壳包裹；所述相机位于第二外壳内的下部，所述弹性膜连接在所述第二外壳内的顶部周向上，当通过第二气管从第二外壳内吸气时，弹性膜内凹呈碗状。

以下对照附图并结合具体的示例对本发明做进一步阐述。

实施例1

如图1所示，拭子采样执行器包括同轴且可拆卸连接的第一外壳1和第二外壳2、夹取部3和感知部4，在本实施例中，进一步如图2a-2e所示，第一外壳1呈圆柱形，第二外壳2呈圆台形，第一外壳1和第二外壳2的中心轴在一条直线上，夹取部3包括弹性夹持件31和第一气管32，弹性夹持件31设在第一外壳1内，由第一外壳1包裹，弹性夹持件31上具有供拭子5的杆部穿过的采样孔311，在本实施例中还设置了方便将拭子采样执行器连接于机械臂的底部6，弹性夹持件31内具有充气腔312，第一气管32与充气腔312连通，弹性夹持件31可以通过充气设备(例如泵)经第一气管32向充气腔312内充气而膨胀进而将拭子5夹紧在采样孔311内，夹取部3利用弹性夹持件31实现对拭子的夹取和夹紧，由于弹性夹持件31被第一外壳1包裹，第一外壳1可以限制弹性夹持件31膨胀的方向，使其充气后向中心膨胀，从而对拭子5产生挤压，完成夹紧，可以通过控制充气设备的气压的大小来控制挤压程度。

进一步如图2a所示，感知部4采用基于视觉的触觉感知技术，包括相机41、弹性膜42和第二气管43，相机41设于第二外壳2内的下部，镜头面向拭子，较为优选的是，采样孔311和镜头的中心轴线在同一条直线上，例如相机41可以固定在第二外壳2内的下部的底板中间位置上，弹性膜42设置在第二外壳2的上方连接在第二外壳2的顶部周向上，位于弹性夹持件31和相机41之间，如图2a所示，可以在第二外壳2的顶部外侧轴向上设一圈凹槽，将弹性膜42的上边沿从第二外壳2的顶部周向上翻出固定在凹槽内，弹性膜42可以由硅胶、橡胶、乳胶中的至少一种材料制成，优选采用硅胶，本实施例中为硅胶弹性膜，弹性膜42的外表面(即面向相机41的那面)还具有银色反光层以提高检测效果。第二气管43与第二外壳2的内部连通，用于吸气而使得弹性膜42的内表面向内凹陷，从而通过相机41采集由于拭子的杆部后端接触弹性膜42的内表面(即面向拭子的那面)而产生的弹性膜42的形变来获取拭子的杆部后端的接触力信息。本实施例中可以利用气泵对感知部4利用第二气管43进行吸气，以保证弹性膜42的内表面向内凹陷，可以通过气压来控制弹性膜42的内陷程度，抽气的气压越大，弹性膜42内陷程度越大，其目的是保证弹性膜42的一致性和稳定性，因为弹性膜42很薄，在一些实施例中，弹性膜42厚度为1-2mm，如果不抽气使其内陷，则很难保证其表面的平整，很容易发生褶皱、变形，从而影响检测效果。

本实施例中，继续参考图2a所示，感知部4还包括红黄蓝三色的LED灯带44，LED灯带44设在第二外壳2内并位于弹性膜42和相机41之间，在一个示例中，LED灯带44包括红光LED灯带、黄光LED灯带和蓝光LED灯带，这三种颜色的灯带分布在第二外壳2内表面的周向上，各占周长的1/3。相机41成像后的图像常用的保存格式是RGB三个通道，通过设置LED灯带44，利用RGB三种颜色的灯光照射可以提高三个通道图片的亮度，利用在弹性膜的外表面上设置的银色反光层可以进一步提高图像纹理的明显程度，进一步提高成像效果，显著提高触觉检测质量。

本实施例中，拭子采样执行器还包括振动电机7，振动电机7也设在第二外壳2的下部，例如振动电机7可以固定在第二外壳2内的下部的底板上位于相机41旁，用于在拭子采样时使拭子采样执行器轻微振动，通过电机的振动可以提高检测质量。在本实施例中振动电机7为微型振动电机，例如可以选择参数为：电压3-7V，电流50-100mA，质量2.2g的振动电机。

如图2e所示，在本实施例中还包括连接部8，连接部8可以用于连接第一外壳1与第二外壳2。

拭子5可以和弹性膜42进行很好的贴合，并能在弹性膜42的表面自由移动，例如进行上下、前后、左右三维空间的移动，相机可以实时地感知拭子的移动信息，具有很好的动态采样能力，从而提高了采样成功率，利用弹性夹持件进行拭子的夹取，拭子可以被动柔顺，即当用力过大时拭子会发生不期望的偏移，可以避免拭子采样执行器自动采样时用力过大对人体产生伤害，从而使检测具有更好的灵活性和安全性。

实施例2

拭子采样执行器可以配合机械臂来使用，如图3所示，该实施例中的拭子采样机械臂，包括机械臂本体11以及上述实施例1中的拭子采样执行器10，上述拭子采样执行器10连接在机械臂本体11的末端，在机械臂本体11的末端还安装有机械臂相机12安装来对受检部位进行识别和位置检测，通过机械臂的移动来调整拭子与受检部位接触的角度。机械臂38可以六自由度机械臂。

实施例3

进一步参考图4、图5a、图5b以及图6，利用拭子采样机械臂进行拭子采样的方法，包括如下步骤：

S1、第二气管43吸气而使得弹性膜42的内表面向内凹陷，内凹到一定程度后，停止吸气而将内表面保持为内凹状态；

S2、弹性夹持件31夹取拭子5，拭子5的杆部后端穿过采样孔311，拭子5的杆部后端受力与弹性膜42的内表面接触而在弹性膜42的内表面产生力的作用，使得弹性膜42发生形变，通过相机41采集弹性膜42的图像以获得拭子5的杆部后端的接触力信息，接触力信息包括接触力的位置、大小和方向。

在一个示例中，接触力的位置可以是通过背景差法计算得到的接触点的位置，而接触力的大小根据接触点的大小得到(在得到接触点的位置时，接触点的大小可用于判断接触力的大小，接触点越大，说明接触力越大，反之则越小)。如图4所示，当拭子5的杆部后端未与弹性膜42接触时，相机采集得到第一图像F1，当拭子5的杆部后端受力与弹性膜42接触后，会引起弹性膜42的形变，相机采集到第二图像F2(该图像中的黑圆点表示接触点)，利用背景差法将两个图像相减，得到第三图像F3，接触点(即图中的黑色实心圆圈)在第三图像F3中的位置即为接触点的位置，并根据接触点的大小来判断得到接触力的大小。当拭子的杆部后端越往下，则弹性膜的形变就越大，得到的第三图像中接触点的大小就越大，则表示接触力越大。

在一个示例中，接触力的方向采用以下步骤得到：A1、将拭子5的杆部在采样孔内的部分当作旋转中心a，拭子5能围绕旋转中心a转动；A2、通过接触点在空间中的三维坐标和旋转中心a在空间中的三维坐标做差，得到方向向量，即为接触力的方向。如图5a和图5b所示，图中的箭头代表的是拭子的两个不同方向，当拭子5发生转动时是围绕旋转中心a发生的转动，根据相机41采集到的拭子5的杆部后端与弹性膜42的接触点的位置就可以确定拭子5的杆部后端的位置，由于旋转中心a的位置已知，通过旋转中心的位置以及计算得到的接触点的位置就可以得到拭子5的方向，例如通过接触点在空间中的三维坐标和旋转中心在空间中的三维坐标做差，得到方向向量，即为拭子5的方向。

S3、当接触有效时，通过第一气管32向弹性夹持件31的充气腔内充气，使得弹性夹持件31膨胀而将拭子5夹紧。其中，接触有效是指接触点的位置位于检测图像的中心(此时接触力的方向竖直向下)，且接触点在图像中的直径大于预定阈值，该预定阈值与相机的像素分辨率有关，在一个示例中，当采用的相机41的像素分辨率为480*640时，则当接触点的位置位于检测图像的中心，并且接触点在图像中的直径大于60-80像素时，则接触有效。

S4、利用机械臂，将拭子的前端伸入受检部位，按照预定的轨迹进行拭子5的采样；其中，具体包括如下步骤：

S41、将拭子的前端伸入受检部位，当拭子的前端的采样头与受检部位接触，相机采集的图像中接触点的直径变大到预定值后(该预定值与机的像素分辨率有关，例如，当采用的相机41的像素分辨率为480*640时，则该预定值是指接触点在图像中的直径在85-95像素之间)，进行步骤S42；

S42、向第一方向移动拭子前端，则拭子绕旋转中心a转动，杆部后端向与第一方向相反的方向移动；

S43、相机采集图像，当相机采集的图像中接触点的位置到达设定位置后，进行旋转采样；

S44、分别向其他多个方向移动拭子前端，并分别执行步骤S43；

S45、完成采样。

其中，在采样过程中，还可以通过振动电机的振动来提高检测质量。

在一个具体的示例中，如图6所示，将拭子的前端伸入受检部位，当拭子的前端的采样头与受检部位接触，相机采集的图像A1中拭子的杆部后端与弹性模接触的接触点的直径变大到预定值，表明拭子与受检部位的接触力大小合适，此时接触点处于中心，由于夹持咽拭子的支点(即上述的旋转中心a)已经固定，整个拭子会相对于支点旋转，当机械臂向右移动时，拭子与受检部位接触后，拭子的杆部后端与弹性膜的接触部分会向反方向移动，采集得到图像A2，当图像A2中的接触点(黑色实心圆圈)到达设定的位置之后，进行旋转采样，之后机械臂向左移动，采集得到图像A3，接触点到达指定位置后进行旋转采样，然后执行下一个动作，例如依次执行得到图像A4、图像A5和图像A6，执行完成后，采样结束。

利用弹性夹持件31夹取拭子5的优势在于拭子5可以被动柔顺，即用力过大时拭子5会发生偏移，很容易进行伸缩和旋转，并结合相机采集图像的实时反馈，可以避免拭子采样执行器采样时用力过大对人体产生伤害，并且可以进行充分的采样，从而使检测具有更好的灵活性和安全性。

以咽拭子为例，在本实施例中，拭子采样操作的过程主要包括两部分：一是咽拭子的夹取，二是咽拭子的采样。其中，咽拭子的夹取如前步骤S1-S3，不再赘述；咽拭子的采样过程为：通过机械臂上设置的机械臂相机12检测到人口腔位置后，拭子采样执行器中的拭子向受检部位(如口腔内的咽喉深部、扁桃腺或腭弓部位)靠近(例如可以缓慢向人的咽喉深部移动一小段距离(例如3-5cm))并接触到受检部位，拭子受力在感知部的弹性膜表面产生力的作用，使得弹性膜发生形变，相机41采集弹性膜的形变以获得拭子5的杆部后端的接触力信息，当接触力合适后，拭子采样执行器可以在前后左右上下等方向上移动(例如在-30°～30°范围内摇晃)、感知部检测到拭子的位置达到预定位置后，旋转(例如旋转速度10度/秒，旋转720度)，完成采样，将采样后的拭子放到采样液中。

本发明还提供一种机器人，包括上述的拭子采样机械臂。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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或示例中以合适的方式结合。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或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种拭子采样执行器，其特征在于：包括外壳、夹取部和感知部，其中：

所述夹取部包括弹性夹持件和第一气管，所述弹性夹持件设在所述外壳内的上部，所述弹性夹持件上具有供拭子的杆部穿过的采样孔，所述弹性夹持件内具有充气腔，所述第一气管与所述充气腔连通，通过所述第一气管向所述充气腔内充气，所述弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧在所述采样孔内；

所述感知部包括相机、弹性膜和第二气管，所述相机设于所述外壳内的下部，所述弹性膜位于所述弹性夹持件和所述相机之间，所述第二气管与所述外壳连通，用于吸气而使得所述弹性膜的内表面向内凹陷，从而通过所述相机采集由于所述拭子的杆部后端接触所述弹性膜的内表面而产生的所述弹性膜的形变来获取所述拭子杆部后端的接触力信息。

2.如权利要求1所述的拭子采样执行器，其特征在于：所述感知部还包括红黄蓝三色的LED灯带，所述LED灯带设在所述外壳内并位于所述弹性膜和所述相机之间。

3.如权利要求1所述的拭子采样执行器，其特征在于：所述弹性膜的外表面具有银色反光层，所述弹性膜由硅胶、橡胶、乳胶中的至少一种材料制成。

4.如权利要求1所述的拭子采样执行器，其特征在于：还包括振动电机，所述振动电机设置在所述外壳内，用于在拭子采样时使所述拭子采样执行器振动。

5.如权利要求1所述的拭子采样执行器，其特征在于：所述外壳包括同轴且可拆卸连接的第一外壳和第二外壳，所述弹性夹持件设在所述第一外壳内被所述第一外壳包裹；所述相机位于第二外壳内的下部，所述弹性膜连接在所述第二外壳内的顶部周向上。

6.一种拭子采样机械臂，其特征在于，包括机械臂本体以及权利要求1-5所述的拭子采样执行器，所述拭子采样执行器连接在所述机械臂本体的末端。

7.一种采用权利要求6所述的拭子采样机械臂的拭子采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、所述第二气管吸气而使得所述弹性膜的内表面向内凹陷；

S2、所述弹性夹持件夹取拭子，拭子的杆部穿过所述采样孔，拭子的杆部后端与所述弹性膜的内表面接触而在所述弹性膜的内表面产生力的作用，使得弹性膜发生形变，通过所述相机采集所述弹性膜的形变以获得拭子的杆部后端的接触力信息，所述接触力信息包括接触力的位置、大小和方向；

S3、当接触有效时，通过所述第一气管向所述弹性夹持件的所述充气腔内充气，使得所述弹性夹持件膨胀而将拭子夹紧；

S4、将拭子的前端伸入受检部位，按照预定的轨迹进行拭子采样。

8.如权利要求7所述的拭子采样方法，其特征在于，所述步骤S2中的接触力的位置是通过背景差法计算得到的接触点的位置，所述步骤S2中的接触力的大小根据所述接触点的大小得到。

9.如权利要求8所述的拭子采样方法，其特征在于，所述步骤S2中的所述接触力的方向采用以下步骤得到：

A1、将所述拭子在所述采样孔内的部分当作旋转中心，拭子能围绕所述旋转中心转动；

A2、通过所述接触点在空间中的三维坐标和所述旋转中心在空间中的三维坐标做差，得到方向向量，即为所述接触力的方向。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求6所述的拭子采样机械臂。

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