CN117584159A - 一种针状物抓取系统 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了一种针状物抓取系统，针状物抓取装置用于安装在机械臂的末端，控制器控制针状物抓取装置移动至目标处抓取目标针状物，和/或控制机械臂带动针状物抓取装置移动至其他位置并控制针状物抓取装置释放目标针状物；装置中驱动机构通过驱动第一传动件、第二传动件运动而带动夹爪张开或闭合，通过壳体内侧设置的第一凹槽限制第一连接点、第二连接点沿夹爪运动方向运动，无需设置体积相对较大的电机，也无需设置复杂的限位装置，即可实现夹爪张开、闭合的控制，结构简单、轻便，便于实现抓取装置产品的小型化、高精度；可以采用成本较低的驱动机构，从而降低成本；系统能够自动定位目标针状物的位姿，并实现自动抓取、释放的过程。

Description

一种针状物抓取系统

技术领域

本说明书涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种针状物抓取系统。

背景技术

机械手抓取装置通常用于制造行业、重工业，常用于抓取容器、块状物、管状物。为了能够抓起这些重量较大的物品，机械手抓取装置通常采用电动机驱动或者液压驱动。

然而，电动机驱动机构、液压驱动机构本身体积较大，使得机械手抓取装置的体积难以小型化，灵活性较差，难以应用于手术等高精度要求的场景。例如，这些机械手抓取装置不能用于抓取较小管状物体，比如放疗中需要的插植针。

现有的能够用于抓取针状物的设备，通常以简单手动锁紧方式夹取针状物，难以实现自动定位、抓取、释放的过程。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种针状物抓取系统，以解决现有用于抓取针状物的设备精度不高、难以自动抓取并释放的问题。

本说明书第一方面提供一种针状物抓取系统，包括针状物抓取装置、机械臂和控制器；所述针状物抓取装置用于安装在所述机械臂的末端；所述控制器用于确定目标针状物端部的第一位姿，并控制所述机械臂带动针状物抓取装置移动至所述第一位姿的对应位姿并控制针状物抓取装置抓取目标针状物，和/或控制所述机械臂带动针状物抓取装置移动至第二位姿并控制针状物抓取装置释放目标针状物；所述针状物抓取装置包括：第一传动件、第二传动件、驱动机构、第一夹爪和第二夹爪；当所述驱动机构处于第一状态时，夹爪张开；当所述驱动机构处于第二状态时，夹爪闭合；所述第一传动件与所述第一夹爪机械连接，所述第二传动件与所述第二夹爪机械连接；所述驱动机构通过驱动所述第一传动件、所述第二传动件运动而带动夹爪张开或闭合；所述第一传动件与所述第一夹爪的连接点为第一连接点，所述第二传动件与所述第二夹爪的连接点为第二连接点；所述第一连接点、所述第二连接点被限制沿第一凹槽运动，所述第一凹槽设置在所述针状物抓取装置的壳体内侧，且所述第一凹槽的延伸方向与夹爪运动方向平行。

在一些实施例中，第一连接点、第二连接点被限制在夹爪运动方向上运动；其中，所述第一连接点为所述第一传动件与所述第一夹爪的连接点，所述第二连接点为所述第二传动件与所述第二夹爪的连接点。

在一些实施例中，所述第一传动件为第一连杆，所述第二传动件为第二连杆；所述第一连杆的第一端、所述第二连杆的第一端可活动地固定在所述驱动机构上；所述第一连杆的第二端与所述第一夹爪可活动连接，所述第二连杆的第二端与所述第二夹爪可活动连接。

在一些实施例中，所述第一连杆的第二端与所述第一夹爪通过第一活动杆连接，所述第二连杆的第二端与所述第二夹爪通过第二活动杆连接，所述第一活动杆和所述第二活动杆凸出设置，并且凸出部分在所述第一凹槽内活动。

在一些实施例中，所述针状物抓取装置还包括：触摸传感器，设置在所述第一夹爪、所述第二夹爪之间的预定位置；所述触摸传感器与所述控制器电连接；当目标针状物的端部触及所述触摸传感器时，所述触摸传感器向所述控制器发送触摸信号，所述控制器根据所述触摸信号判断目标针状物已到达所述预定位置；和/或，压力传感器，设置在所述第一夹爪和所述第二夹爪之间，且在所述第一夹爪、第二夹爪闭合的情况下，所述压力传感器位于所述第一夹爪和所述第二夹爪之间，并与所述第一夹爪和所述第二夹爪的接触面的形状相适应；所述压力传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据所述压力传感器的检测值判断目标针状物是否掉落和/或是否夹持过紧。

在一些实施例中，所述第一传动件、所述第二传动件和所述驱动机构通过连接件活动连接；所述连接件具有第一状态和第二状态；所述连接件处于第一状态时，所述驱动机构状态改变时驱动所述第一传动件、所述第二传动件同步运动；所述连接件处于第二状态时，所述第一传动件、所述第二传动件不随所述驱动机构的状态改变而运动。

在一些实施例中，所述针状物抓取装置还包括：弹性件，与所述第一传动件、所述第二传动件分别弹性连接，且在夹爪闭合的状态下，所述弹性件储存弹性势能；所述驱动机构从第一状态转换至第二状态的过程中，所述弹性件储存弹性势能；所述驱动机构从第二状态转换至第一状态的过程中，所述弹性件释放弹性势能带动所述第一传动机和所述第二传动件同步运动并使得所述第一夹爪和所述第二夹爪朝向远离彼此的方向运动，从而使得夹爪张开。

在一些实施例中，所述弹性件设置在第一连接点与第二连接点之间，所述第一连接点为所述第一传动件与所述第一夹爪的连接点，所述第二连接点为所述第二传动件与所述第二夹爪的连接点。

在一些实施例中，所述针状物抓取装置还包括：与所述连接件活动连接的第一按键；当所述第一按键被按下时，所述连接件处于第一状态；当所述第一按键弹起时，所述连接件处于第二状态。

在一些实施例中，所述针状物抓取装置还包括：中空的滑块，所述滑块一侧开口；所述连接件的第一端通过所述滑块一侧的开口伸入所述滑块的空腔中；所述驱动机构驱动所述第一传动件、所述第二传动件同步运动的过程中，所述连接件的第一端在所述空腔中可沿垂直于所述连接件的延伸方向活动，以维持所述连接件位第一状态。

在一些实施例中，所述滑块在所述针状物抓取装置的壳体内开设的第二凹槽内活动；当所述滑块运动至所述第二凹槽的一侧端部时，所述连接件处于第二状态，并且所述连接件穿设于所述第一传动件和/或所述第二传动件上的孔。

在一些实施例中，所述连接件包括对称设置的第一部分和第二部分，相应地，所述滑块包括对称设置的第一滑块和第二滑块；所述针状物抓取装置还包括：第三传动件、第四传动件和第二按键；所述第一滑块与所述第三传动件机械连接，所述第二滑块与所述第四传动件机械连接，所述第三传动件、所述第四传动件、所述第二按键可活动地连接在一起；当所述第二按键被按下时，通过所述第三传动件、所述第四传动件驱动所述第一滑块、所述第二滑块朝向远离彼此的方向运动，从而带动所述连接件运动至第二状态。

在一些实施例中，所述针状物抓取装置中设置有限位件，所述限位件用于限制所述驱动机构的运动幅度，从而限制所述第一夹爪和所述第二夹爪的夹紧程度。

在一些实施例中，所述限位件通过螺丝固定在壳体内，所述螺丝的一端延伸至所述壳体的表面；当拧动所述螺丝时，所述限位件的位置相应地调整。

本说明书第二方面提供一种针状物抓取装置，所述针状物抓取装置为第一方面中任一项所述的针状物抓取装置。

本说明书所提供的针状物抓取系统及装置中，第一传动件与第一夹爪在第一连接点机械连接，第二传动件与第二夹爪在第二连接点机械连接，驱动机构通过驱动第一传动件、第二传动件运动而带动夹爪张开或闭合，通过壳体内侧设置的第一凹槽限制第一连接点、第二连接点沿夹爪运动方向运动，无需设置体积相对较大的电机，也无需设置复杂的限位装置(本方案在壳体内侧开设凹槽实现限位)，即可实现夹爪张开、闭合的控制，结构简单、轻便，便于实现抓取装置产品的小型化、高精度；可以采用成本较低的驱动机构，从而降低成本；系统能够自动定位目标针状物的位姿，并实现自动抓取、释放的过程。

进一步地，本方案通过连接件、第一按键、第二按键的设置，使得在紧急情况下可以由人工操作第二按键取消控制器对于针状物抓取装置的控制作用，由人工操作第一按键恢复对于针状物抓取装置的控制作用，从而通过人工简单地操作就可实现目标针状物与夹爪的分离。相比于需要人工操作控制器来控制夹爪紧急释放目标针状物，这种人工直接操作的方式能够实现目标针状物与夹爪的快速分离，处理效率较高；这种设置使得人工直接操作的方式优先级高于控制器的自动控制，在自动控制程序故障的情况下也能够实现目标针状物的释放操作，可靠性较高，能够满足医疗行业等对安全的高要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为针状物抓取装置的立体装配示意图；

图2为针状物抓取装置壳体的立体示意图；

图3为针状物抓取装置的三种夹爪的横截面示意图；

图4为针状物抓取装置的一个壳体拆除后的立体结构示意图；

图5为针状物抓取装置的壳体全部拆除后的立体结构示意图；

图6为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构在一个视角的立体示意图；

图7为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构在另一个视角的立体示意图；

图8为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构部分组件拆解后的立体示意图；

图9为针状物抓取装置在一个视角的平面视图；

图10为针状物抓取装置的内部结构实现夹爪打开的示意图；

图11为针状物抓取装置的内部结构实现夹爪闭合的示意图；

图12为所述针状物抓取装置去除壳体后的立体结构示意图；

图13为从图12中X箭头的视角看去的示意图；

图14为图4所示结构去除第一按键和滑块后的俯视图；

图15是与图14对应的从夹爪一侧看去的侧视图；

图16是与图15对应的剖面图；

图17是第二按键的机械传动关系示意图；

图18为销钉在滑块内滑动的示意图；

图19是滑块带动销钉从铁芯轴中拔出的示意图；

图20为滑块和连接件的活动方向示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

本说明书提供一种针状物抓取系统，包括针状物抓取装置、机械臂和控制器。

针状物抓取装置用于安装在机械臂的末端。机械臂是指末端能够移动至操作空间内任意位姿的机械装置，机械臂的末端是指该机械装置上的某一点。机械臂通常具有多个自由度。机械臂可以是手臂状结构，也可以不具有手臂状结构，只要是末端能够移动至操作空间内任意位姿即可。

控制器用于确定目标针状物端部的第一位姿，并控制机械臂带动针状物抓取装置移动至第一位姿的对应位姿并控制针状物抓取装置抓取目标针状物，和/或控制机械臂带动针状物抓取装置移动至第二位姿后释放目标针状物。

通常情况下，操作机器人除了配置机械臂之外，还会配置目标物体定位系统。例如，可以在机械臂上设置摄像头，通过包含摄像头的视觉追踪系统确定目标针状物端部的第一位姿。控制器获取视觉追踪系统的所确定的目标针状物端部的第一位姿。

在确定目标针状物端部的第一位姿之后，控制器便可以控制机械臂的各自由度活动，从而带动针状物抓取装置移动至第一位姿的对应位姿，并抓取目标针状物。第一位姿的对应位姿，是指根据目标针状物、针状物抓取装置的结构特征而预先设定的针状物抓取装置能够抓取到目标针状物的位姿。

在针状物抓取装置已经抓取了目标针状物的情况下，控制器可以控制机械臂的各自由度活动，从而带动针状物抓取装置移动至第二位姿，然后控制针状物抓取装置释放目标针状物。

本说明书所述的目标针状物是指较为轻便的针型、杆形物体，例如牙签、放疗插植针、针灸针等。本说明书各附图中的T表示目标针状物。

图1为针状物抓取装置的立体装配示意图，图2为针状物抓取装置壳体的立体示意图，图3为针状物抓取装置的三种夹爪的横截面示意图，图4为针状物抓取装置的一个壳体拆除后的立体结构示意图，图5为针状物抓取装置的壳体全部拆除后的立体结构示意图，图6为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构在一个视角的立体示意图，图7为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构在另一个视角的立体示意图，图8为针状物抓取装置中用于实现夹爪开合的机构部分组件拆解后的立体示意图，图9为针状物抓取装置在一个视角的平面视图，图10为针状物抓取装置的内部结构实现夹爪打开的示意图，图11为针状物抓取装置的内部结构实现夹爪闭合的示意图。

如图3至图11所示，针状物抓取装置包括第一传动件13、第二传动件14、第一夹爪15、第二夹爪16和驱动机构17。

本说明书所述的第一夹爪15、第二夹爪16包括抓取部和固定部，抓取部用于与目标针状物接触，固定部用于固定抓取部，固定部还用于与第一传动件13或第二传动件14连接。

夹持部横截面的形状可以根据待抓取的目标针状物的形状而确定。图3为三种抓取部的横截面示意图，其中，左侧表示双V型夹爪结构，中间表示双弧面夹爪，右侧表示双平面夹爪。

夹持部可以设置为柔性材质表面，以增强其摩擦系数，满足沿目标针状物的轴向推、拉操作的需要。例如，在放疗针插植场景中，需要针状物抓取装置抓取放疗针，并将放疗针插入患者身体的目标部位，或者将患者身体目标部位的放疗针拔出。

驱动机构17具有第一状态和第二状态，当驱动机构17处于第一状态时，夹爪张开，驱动机构17处于第二状态时，夹爪闭合。也就是说，驱动机构17的第一状态对应于夹爪张开的状态，驱动机构17的第二状态对应于夹爪闭合的状态，通过控制驱动机构17处于第一状态或第二状态就可以控制夹爪张开或闭合。

驱动机构17可以是电动线性驱动器，即通过电动的方式控制目标物做直线运动。例如，螺线管驱动器就是通过电动的方式控制铁芯做直线运动的电动线性驱动器。螺线管驱动器由螺旋线圈、螺旋线圈内的弹簧、在螺旋线圈内部移动的铁芯组成，当螺旋线圈通电时产生磁场将铁芯向内拉，使铁芯内缩在螺旋线圈内并积压弹簧，即达到驱动机构17的第一状态；当螺旋线圈断电时磁场消失，弹簧释放弹性势能将铁芯向螺旋线圈外部推出，即达到驱动机构17的第二状态。图6至图8中示出了螺线管驱动器的外部结构示意图，其中，171为螺线管驱动器的外壳，172为铁芯轴，173为螺旋线圈内部的弹簧，174为铁芯一侧挡板。

除了螺线管驱动器之外，驱动机构17还可以采用其他小型化、轻量化的电动线性驱动器。

第一传动件13与第一夹爪15机械连接，第二传动件14与第二夹爪16机械连接。驱动机构17通过驱动第一传动件13、第二传动件14运动而带动夹爪张开或闭合。

第一传动件13与第一夹爪15的连接点为第一连接点，第二传动件14与第二夹爪16的连接点为第二连接点。第一连接点、第二连接点被限制沿第一凹槽运动，该第一凹槽设置在针状物抓取装置的壳体内侧，且该第一凹槽的延伸方向与夹爪运动方向平行。

驱动机构17从第二状态转换至第一状态的过程中，驱动第一传动件13和第二传动件14同步运动并使得第一夹爪15和第二夹爪16朝向远离彼此的方向运动，从而使得夹爪张开。驱动机构17从第一状态转换至第二状态的过程中，拉动第一传动件13和第二传动件14同步运动并使得第一夹爪15和第二夹爪16朝向靠近彼此的方向运动，从而使得夹角闭合。

例如，在图4至图11中，第一传动件13为第一连杆，第二传动件14为第二连杆，第一连杆的第一端、第二连杆的第一端可活动地固定在驱动机构上。第一连杆的第二端与第一夹爪15可活动连接，第二连杆的第二端与第二夹爪16可活动连接。如图10所示，当驱动机构17从第二状态转换至第一状态的过程中，产生向外的推力F₀将第一连杆的第一端、第二连杆的第一端向左推，使得第一连杆的第二端、第二连杆的第二端朝向远离彼此的方向移动(如图10中的箭头M₁、M₂所示)，从而带动第一夹爪15、第二夹爪16朝向远离彼此的方向移动(如图10中的箭头M₃、M₄所示)，也即夹爪张开。如图11所示，当驱动机构17从第一状态转换至第二状态的过程中，产生向内的拉力Fc将第一连杆的第一端、第二连杆的第一端向右拉，使得第一连杆的第二端、第二连杆的第二端朝向靠近彼此的方向移动(如图11中的箭头M₁’、M₂’所示)，从而带动第一夹爪15、第二夹爪16朝向靠近彼此的方向移动(如图11中的箭头M₃’、M₄’所示)，也即夹爪闭合。

这里需要注意的是，第一连杆与第一夹爪15之间的连接点为第一连接点，第二连杆与第二夹爪16之间的连接点为第二连接点。第一连接点，第二连接点被限制在夹爪运动方向上运动，在垂直于夹爪方向上保持不动。因此，当驱动机构17产生推力F₀将第一连杆的第一端、第二连杆的第一端向左推时，第一连杆的第二端、第二连杆的第二端是朝向远离彼此的方向移动的。

在一些实施例中，“将第一连接点，第二连接点限制在夹爪运动方向上运动”的方式可以是：第一连杆的第二端与第一夹爪15通过第一活动杆连接，第二连杆的第二端与第二夹爪通过第二活动杆连接，第一活动杆与第二活动杆凸出设置，并且凸出部分在针状物抓取装置的壳体内开设的第一凹槽S1(如图2所示)内活动。也就是说，在针状物抓取装置的壳体内侧设置与夹爪运动方向平行的第一凹槽S1，将第一活动杆、第二活动杆的凸出部分设置在第一凹槽S1内，从而限制第一连接点、第二连接点在夹爪运动方向上运动。将第一凹槽S1设置在壳体内侧能够减少针状物抓取装置的组成部件，使得结构简洁，小型、轻便。

在另一些实施例中，也可以固定设置定位片，该定位片上开设与夹爪运动方向平行的开口，使第一活动杆、第二活动杆穿过该开口，从而限制第一连接点、第二连接点在夹爪运动方向运动。

上述第一活动杆、第二活动杆可以是独立的杆状部件；也可以是非独立杆状部件，例如第一活动杆、第二活动杆为独立部件中的杆状部分。

在一些实施例中，针状物抓取装置还包括：触摸传感器18，设置在第一夹爪15、第二夹爪16之间的预定位置。触摸传感器18与控制器电连接。当目标针状物的端部触及触摸传感器18时，触摸传感器向控制器发送触摸信号，控制器根据触摸信号判断目标针状物已到达预定位置。

在一些实施例中，针状物抓取装置还包括：压力传感器19，设置在第一夹爪15和第二夹爪16之间，且在第一夹爪15、第二夹爪16闭合的情况下，所述压力传感器位于第一夹爪15和第二夹爪16之间，并与第一夹爪15和第二夹爪16的接触面的形状相适应。压力传感器19与控制器电连接，控制器根据压力传感器的检测值判断目标针状物是否掉落和/或是否夹持过紧。图5中19所示的黑色粗线表示压力传感器的外露部分。

在一些领域(例如手术机器人领域)中，通常会遇到特殊状况或者控制器的控制操作失灵的情况需要人工紧急介入，这就需要人工对于针状物抓取装置的操作优先级高于控制器的控制操作。

对此，本方案设置第一传动件13、第二传动件14与驱动机构17通过连接件20活动连接。连接件20具有第一状态和第二状态。连接件20处于第一状态时，驱动机构17状态改变时驱动第一传动件13、第二传动件14同步运动；连接件20处于第二状态时，第一传动件13、第二传动件14不随驱动机构的状态改变而运动。从而，在需要人工紧急介入的情况下，可以人工将连接件20由第一状态切换至第二状态，在连接件20切换至第二状态的情况下可以通过人工的方式控制针状物抓取装置抓取或释放目标针状物。

如图6至图8所示，连接件可以是销钉，第一状态是指销钉穿设于第一传动件13、第二传动件14及铁芯轴172上孔的状态，第二状态是指销钉不穿设于铁芯轴172上孔的状态。也就是说，连接件处于第二状态时，驱动机构17与第一传动件13、第二传动件14不具有机械传动关系；连接件处于第一状态时，驱动机构17才与第一传动件13、第二传动件14具有机械传动关系。

销钉可以是一个整体，也可以包括图8中所示的第一销钉201、第二销钉202。图7为第一销钉201、第二销钉202穿设于传动件和铁芯轴172上孔的状态。

为便于人工将连接件20由第一状态切换至第二状态，可以在针状物抓取装置的壳体外部设置按键，该按键与销钉20固定连接，通过对销钉20执行按下或拔起的操作来控制连接件20的状态切换。

若人工紧急介入的时候，夹爪处于闭合状态(也即驱动机构17处于第二状态)，那么断开驱动机构17与第一传动件13、第二传动件14的机械传动关系之后，为了确定夹爪能够释放目标针状物，本方案设置了弹性件21。

弹性件21与第一传动件13、第二传动件14分别弹性连接，且在夹爪闭合的状态下，弹性件21储存弹性势能。

驱动机构17从第一状态转换至第二状态的过程中，弹性件21储存弹性势能。

驱动机构17从第二状态转换至第一状态的过程中，弹性件21释放弹性势能带动第一传动件13和第二传动件14同步运动并使得第一夹爪15和第二夹爪16朝向远离彼此的方向运动，从而使得夹爪张开。

在一些实施例中，弹性件21可以是弹簧。如图6至图11所示，弹性件21设置在第一连接点与第二连接点之间，第一连接点为第一传动件13与第一夹爪15的连接点，第二连接点为第二传动件14与第二夹爪16的连接点。弹性件21可以是一端固定在第一夹爪15上，另一端固定在第二夹爪16上；也可以是弹性件21固定在第一连接点、第二连接点之间的中间位置，弹性件21的两个端部朝向第一连接点、第二连接点。

如图10所示，当驱动机构17从第一状态转换至第二状态的过程中，弹性件21被挤压从而储存弹性势能。如图11所示，当驱动机构17从第二状态转换至第一状态的过程中，在没有挤压力的情况下，弹性件21释放弹性势能推动第一夹爪15和第二夹爪16朝向远离彼此的方向运动，即使得夹爪张开。

在另一些实施例中，弹性件21也可以包括设置在第一连接点处的第一卷簧、设置在第二连接点处的第二卷簧，和/或设置在第一传动件13、第二传动件14与驱动机构17的连接点上的第三卷簧。

若人工紧急介入的时候，夹爪处于闭合状态(也即驱动机构17处于第二状态)，那么断开驱动机构17与第一传动件13、第二传动件14的机械传动关系之后，弹性件21释放弹性势能使得夹爪张开，从而避免了人工介入后针状物抓取装置无法释放目标针状物的问题。

图12为所述针状物抓取装置去除壳体后的立体结构示意图，图13为从图12中X箭头的视角看去的示意图，图14为图4所示结构去除第一按键22和滑块后的俯视图，图15是与图14对应的从夹爪一侧看去的侧视图，图16是过连接件20、第一按键22、滑块23、第四传动件25、第二按键26的剖视图，图17是第二按键的机械传动关系示意图，图18为销钉在滑块内滑动的示意图，图19是滑块带动销钉从铁芯轴中拔出的示意图，图20为滑块23和连接件的活动方向示意图。

为了便于人工紧急介入的情况下，在断开驱动机构17与第一传动件13、第二传动件14的机械传动关系之后还能够便捷地恢复该机械传动关系，本方案还设置了第一按键22，如图1、图9和图12所示。

当第一按键22被按下时，连接件20处于第一状态。当第一按键22弹起时，连接件20处于第二状态。

例如，在图18中，第一按键22被按下，第一销钉201、第二销钉202穿设于铁芯轴和传动件上的孔；在图19中，第一按键22弹起，第一销钉201、第二销钉202仅穿设于传动件上的孔，而并没有穿设于铁芯轴172上的孔。

在一些实施例中，针状物抓取装置还包括中空的滑块23，滑块23的一侧开口。连接件20的第一端通过滑块23一侧的开口伸入滑块23的空腔中。驱动机构17驱动第一传动件13、第二传动件14同步运动的过程中，连接件20的第一端在空腔中沿与驱动机构17上目标部位运动方向平行的方向活动，以维持连接件20的第一状态。

如图18所示，在连接件20处于第一状态的情况下，驱动机构17的状态改变会使得驱动机构上的目标部位位置改变。在目标部位位置改变的过程中，连接件20的位置需要同步改变才能够维持连接件的第一状态。通过设置上述滑块、连接件与滑块的位置关系，能够在驱动机构17状态改变的情况下维持连接件20处于第一状态。图18中的黑色粗箭头表示连接件20在滑块23的空腔内的活动方向。

在一些实施例中，在针状物抓取装置的壳体内侧还开设有第二凹槽S2(如图2所示)，滑块23在第二凹槽内活动。并且，当滑块23运动至第二凹槽的一侧端部时，连接件20处于第二状态，并且连接件20穿设于第一传动件13和/或第二传动件14上。

如图19所示，黑色粗箭头表示滑块23在第二凹槽S2内的运动方向，当滑块23运动至图19所示的状态时，第一销钉201穿设于第一传动件13上的孔，但是并不穿设于铁芯轴172上的孔，第二销钉202穿设于第二传动件14上的孔，但是并不穿设于铁芯轴172上的孔。

通过第二凹槽S2的设计，能够使得连接件20处于第二状态时，刚好不穿设于铁芯轴上的孔但穿设于传动件上的孔，从而使得连接件20恢复至第一状态时只需要穿设铁芯轴172上的孔即可，降低了恢复的难度，提高了针状物抓取装置的可靠性。

图20示出了滑块23和连接件20的活动方向示意图。其中，DoF₁所示的箭头表示连接件20在滑块23空腔内的第一活动方向，DoF₂所示的箭头表示滑块23在第二凹槽S2内的活动方向，DoF₃所示的箭头表示连接件20在壳体内的第二活动方向。

在一些实施例中，连接件20包括对称设置的第一部分和第二部分，相应地，滑块包括对称设置的第一滑块和第二滑块。针状物抓取装置还包括：第三传动件24、第四传动件25和第二按键26。第二按键26用于人工紧急介入的情况下便捷地断开驱动机构17与第一传动件13、第二传动件14的机械传动关系。

第一滑块与第三传动件24机械连接，第二滑块与第四传动件25机械连接，第三传动件24、第四传动件25、第二按键26可活动地连接在一起。当第二按键26被按下时，通过第三传动件24、第四传动件25驱动第一滑块、第二滑块朝向远离彼此的方向运动，从而带动连接件20运动至第二状态。图12至图17示出了第三传动件24、第四传动件25、第二按键26和第一滑块、第二滑块之间的位置关系示意图。图中未标出第一滑块、第二滑块，可以将23所示理解为第一滑块或第二滑块。

如图15至图17所示，当第二按键26被按下时，产生朝向壳体内部的推力F_p，第三传动件24的第一端、第四传动件25的第一端与第二按键26连接在一起，在该推力F_p作用下，受限于第一滑块、第二滑块只能在第二凹槽内运动，第三传动件24的第二端沿R₂所示的箭头旋转带动第一滑块朝向壳体外部的方向(如图17中箭头M₆所示的方向)运动，第四传动件25的第二端沿R₁所示的箭头旋转带动第二滑块朝向壳体外部的方向(如图17中箭头M₅所示的方向)运动。

通过按下第二按键26，就可以使得第一滑块、第二滑块朝向远离彼此的方向运动，滑块运动带动连接件20由第一状态转换至第二状态，使得连接件的状态切换简单、便捷。第二按键26被按下时还使得第一按键22伸出壳体，便于下次人工操作第一按键。

通过设置第一按键22、第二按键26以及相关部件，使得人工按下第一按键22时，连接件20切换至第一状态，驱动机构17能够控制夹爪开闭；人工按下第二按键26时，连接件20切换至第二状态，驱动机构17无法控制夹爪开闭。也就是说，通过第一按键22、第二按键26的配合操作，能够在需要人工紧急干预时快速地切断控制器的控制，还能够便捷地恢复至控制器控制夹爪开闭的状态。

在一些实施例中，还可以在针状物抓取装置中设置限位件27，限位件27用于限制驱动机构17的运动幅度，从而限制第一夹爪15和第二夹爪16的夹紧程度。

如图14所示，驱动机构17的铁芯轴172上设置有挡板174，在挡板174被朝向驱动机构17内部拉回的路径上可以设置限位件27，限制驱动机构17的铁芯轴172只能够被拉回至限位件27所示的位置，防止铁芯轴172被过度拉回，从而使得第一夹爪15和第二夹爪16夹紧过度，导致目标针状物变形甚至损坏。

限位件27可以通过螺丝固定在壳体内，螺丝的一端延伸至壳体的表面。通过拧动螺丝可以调节限位件27的位置。

如图14所示，在驱动机构上固定设置销杆29，销杆29穿设于限位件27以及挡板174上的孔，以防止通过拧动螺丝调节限位件27的位置时，限位件27的位置移动至挡板174的拉回路径以外而失去限位作用。

本说明书所提供的针状物抓取系统及装置中，第一传动件与第一夹爪在第一连接点机械连接，第二传动件与第二夹爪在第二连接点机械连接，驱动机构通过驱动第一传动件、第二传动件运动而带动夹爪张开或闭合，通过壳体内侧设置的第一凹槽限制第一连接点、第二连接点沿夹爪运动方向运动，无需设置体积相对较大的电机，也无需设置复杂的限位装置(本方案在壳体内侧开设凹槽实现限位)，即可实现夹爪张开、闭合的控制，结构简单、轻便，便于实现抓取装置产品的小型化、高精度；可以采用成本较低的驱动机构，从而降低成本；系统能够自动定位目标针状物的位姿，并实现自动抓取、释放的过程。

进一步地，本方案通过连接件、第一按键、第二按键的设置，使得在紧急情况下可以由人工操作第二按键取消控制器对于针状物抓取装置的控制作用，由人工操作第一按键恢复对于针状物抓取装置的控制作用，从而通过人工简单地操作就可实现目标针状物与夹爪的分离。相比于需要人工操作控制器来控制夹爪紧急释放目标针状物，这种人工直接操作的方式能够实现目标针状物与夹爪的快速分离，处理效率较高；这种设置使得人工直接操作的方式优先级高于控制器的自动控制，在自动控制程序故障的情况下也能够实现目标针状物的释放操作，可靠性较高，能够满足医疗行业等对安全的高要求。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种针状物抓取系统，其特征在于，包括针状物抓取装置、机械臂和控制器；

所述针状物抓取装置用于安装在所述机械臂的末端；

所述控制器用于确定目标针状物端部的第一位姿，并控制所述机械臂带动针状物抓取装置移动至所述第一位姿的对应位姿并控制针状物抓取装置抓取目标针状物，和/或控制所述机械臂带动针状物抓取装置移动至第二位姿并控制针状物抓取装置释放目标针状物；

所述针状物抓取装置包括：第一传动件、第二传动件、驱动机构、第一夹爪和第二夹爪；

当所述驱动机构处于第一状态时，夹爪张开；当所述驱动机构处于第二状态时，夹爪闭合；

所述第一传动件与所述第一夹爪机械连接，所述第二传动件与所述第二夹爪机械连接；所述驱动机构通过驱动所述第一传动件、所述第二传动件运动而带动夹爪张开或闭合；

所述第一传动件与所述第一夹爪的连接点为第一连接点，所述第二传动件与所述第二夹爪的连接点为第二连接点；所述第一连接点、所述第二连接点被限制沿第一凹槽运动，所述第一凹槽设置在所述针状物抓取装置的壳体内侧，且所述第一凹槽的延伸方向与夹爪运动方向平行。

2.根据权利要求1所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述第一传动件为第一连杆，所述第二传动件为第二连杆；

所述第一连杆的第一端、所述第二连杆的第一端可活动地固定在所述驱动机构上；

所述第一连杆的第二端与所述第一夹爪可活动连接，所述第二连杆的第二端与所述第二夹爪可活动连接。

3.根据权利要求2所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述第一连杆的第二端与所述第一夹爪通过第一活动杆连接，所述第二连杆的第二端与所述第二夹爪通过第二活动杆连接，

所述第一活动杆和所述第二活动杆凸出设置，并且凸出部分在所述第一凹槽内活动。

4.根据权利要求1所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述针状物抓取装置还包括：

触摸传感器，设置在所述第一夹爪、所述第二夹爪之间的预定位置；所述触摸传感器与所述控制器电连接；当目标针状物的端部触及所述触摸传感器时，所述触摸传感器向所述控制器发送触摸信号，所述控制器根据所述触摸信号判断目标针状物已到达所述预定位置；

和/或，

压力传感器，设置在所述第一夹爪和所述第二夹爪之间，且在所述第一夹爪、第二夹爪闭合的情况下，所述压力传感器位于所述第一夹爪和所述第二夹爪之间，并与所述第一夹爪和所述第二夹爪的接触面的形状相适应；所述压力传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据所述压力传感器的检测值判断目标针状物是否掉落和/或是否夹持过紧。

5.根据权利要求1所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述第一传动件、所述第二传动件和所述驱动机构通过连接件活动连接；

所述连接件具有第一状态和第二状态；所述连接件处于第一状态时，所述驱动机构状态改变时驱动所述第一传动件、所述第二传动件同步运动；所述连接件处于第二状态时，所述第一传动件、所述第二传动件不随所述驱动机构的状态改变而运动。

6.根据权利要求1所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述针状物抓取装置还包括：

弹性件，与所述第一传动件、所述第二传动件分别弹性连接，且在夹爪闭合的状态下，所述弹性件储存弹性势能；

所述驱动机构从第一状态转换至第二状态的过程中，所述弹性件储存弹性势能；

所述驱动机构从第二状态转换至第一状态的过程中，所述弹性件释放弹性势能带动所述第一传动机和所述第二传动件同步运动并使得所述第一夹爪和所述第二夹爪朝向远离彼此的方向运动，从而使得夹爪张开。

7.根据权利要求6所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述弹性件设置在第一连接点与第二连接点之间，所述第一连接点为所述第一传动件与所述第一夹爪的连接点，所述第二连接点为所述第二传动件与所述第二夹爪的连接点。

8.根据权利要求5所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述针状物抓取装置还包括：中空的滑块，所述滑块一侧开口；所述连接件的第一端通过所述滑块一侧的开口伸入所述滑块的空腔中；

所述驱动机构驱动所述第一传动件、所述第二传动件同步运动的过程中，所述连接件的第一端在所述空腔中可沿垂直于所述连接件的延伸方向活动，以维持所述连接件位第一状态。

9.根据权利要求8所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述滑块在所述针状物抓取装置的壳体内开设的第二凹槽内活动；

当所述滑块运动至所述第二凹槽的一侧端部时，所述连接件处于第二状态，并且所述连接件穿设于所述第一传动件和/或所述第二传动件上的孔。

10.根据权利要求8所述的针状物抓取系统，所述连接件包括对称设置的第一部分和第二部分，相应地，所述滑块包括对称设置的第一滑块和第二滑块；

所述针状物抓取装置还包括：第三传动件、第四传动件和第二按键；

所述第一滑块与所述第三传动件机械连接，所述第二滑块与所述第四传动件机械连接，所述第三传动件、所述第四传动件、所述第二按键可活动地连接在一起；当所述第二按键被按下时，通过所述第三传动件、所述第四传动件驱动所述第一滑块、所述第二滑块朝向远离彼此的方向运动，从而带动所述连接件运动至第二状态。

11.根据权利要求1所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述针状物抓取装置中设置有限位件，所述限位件用于限制所述驱动机构的运动幅度，从而限制所述第一夹爪和所述第二夹爪的夹紧程度。

12.根据权利要求11所述的针状物抓取系统，其特征在于，所述限位件通过螺丝固定在壳体内，所述螺丝的一端延伸至所述壳体的表面；当拧动所述螺丝时，所述限位件的位置相应地调整。