CN215778094U

CN215778094U - 一种智能采血机器人

Info

Publication number: CN215778094U
Application number: CN202121285535.XU
Authority: CN
Inventors: 宋春雨; 蔡锦权; 俞祝良
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2031-06-09

Abstract

本实用新型公开了一种智能采血机器人，包括固定底板、进料滑轨、旋转装置、提升装置、试管插针及顶出装置、出料滑轨、推出装置、图像采集处理单元、摇晃装置、储存槽和上位机；所述进料滑轨倾斜设置于固定底板上；所述旋转装置设于固定底板上，并位于进料滑轨的最低点旁；所述提升装置和图像采集处理单元分别设于固定底板上；所述试管插针及顶出装置设于固定底板上，并位于提升装置的上方；所述出料滑轨倾斜设置于固定底板上，其最高点位于旋转装置旁；所述推出装置设于出料滑轨上；所述摇晃装置和储存槽分别设于固定底板上；所述上位机分别与提升装置及图像采集处理单元通讯连接。本实用新型有效减轻了护士采血时的工作负担并提高采血的效率。

Description

一种智能采血机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其是指一种智能采血机器人。

背景技术

在现代医学领域中检验占有着重要的地位，检验报告的准确性对临床疾病的诊断和治疗提供了最可靠的依据。在许多情况下，检验血液化学成分的改变能反映体内组织器官的代谢状况及变化，所以血液生化检测是辅助临床诊断的重要手段。而采血样作为检验血液化学成分的先行工作，有着成熟且标准的流程，对于采集血量的多少有着严格的要求。有时需要护士在一天内采集大量病人的血样，为了降低护士采集血样时的负担，同时为了避免由于过度劳累导致采血样流程出错的问题，采血机器人可以来辅助护士来完成相关工作，降低负担，提高工作效率。目前已经有采血机器人实现了辅助采血的功能，但是这种机器人通常结构复杂，尺寸过大，难以灵活应用于不同环境中的采血流程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能采血机器人，具有结构简单、操作方便、体积小等优点，能够有效减轻护士采血时的工作负担并提高采血效率。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种智能采血机器人，包括固定底板、进料滑轨、旋转装置、提升装置、试管插针及顶出装置、出料滑轨、推出装置、图像采集处理单元、摇晃装置、储存槽和上位机；所述进料滑轨倾斜设置于固定底板上，放置在其上的采血试管能够在重力作用下滑至其最低点；所述旋转装置设于固定底板上，并位于进料滑轨的最低点旁，采血试管由进料滑轨滑出后自动滑入旋转装置内，并在旋转装置的带动下转动至提升装置的上方；所述提升装置设于固定底板上，并位于旋转装置旁，用于将旋转装置内的采血试管提升至插针装置的下方；所述图像采集处理单元设于固定底板上，通过提升装置的旋转无刷电机旋转采血试管以供图像采集处理单元获取采血试管的条形码信息及监控采血试管内液面高度；所述试管插针及顶出装置设于固定底板上，并位于提升装置的上方，用于对采血试管进行插针操作及分离采血试管与针管；所述出料滑轨倾斜设置于固定底板上，且其最高点位于旋转装置旁；所述推出装置设于出料滑轨上，用于将旋转装置内完成采血的采血试管推入出料滑轨内，且采血试管在重力作用下沿出料滑轨滑至其最低点；所述摇晃装置设于固定底板上，并位于出料滑轨的最低点旁，用于接收由出料滑轨滑出的采血试管并对其进行摇晃；所述储存槽设于固定底板上，并位于摇晃装置的下方，用于接收从摇晃装置掉落的采血试管；所述上位机分别与提升装置和图像采集处理单元通讯连接。

进一步，所述进料滑轨包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管直径，并小于采血试管帽的直径，所述采血试管能够卡在两条导轨之间并沿两条导轨滑动。

进一步，所述旋转装置包括步进电机、联轴器和试管旋转台，所述步进电机固定于固定底板上，所述试管旋转台设于步进电机的上方，其底部通过联轴器与步进电机连接，由步进电机驱动试管旋转台转动，所述试管旋转台的顶部呈圆盘状结构，且所述圆盘状结构沿周向均布开设有多个U形槽，所述U形槽的开口朝外，由进料滑轨滑出的采血试管能够嵌入U形槽内，且圆盘状结构上并位于每个U形槽靠近圆盘状结构圆心的一侧加工有一个对正圆孔。

进一步，所述提升装置包括步进电机、丝杆、升降滑块、试管夹具、激光传感器和旋转无刷电机，所述步进电机固定于固定底板上，并与上位机通讯连接，所述丝杆竖直设置，其底部与步进电机连接，所述升降滑块套装在丝杆上，由上位机控制步进电机并驱动丝杆带动升降滑块进行上下移动，所述试管夹具的一端与升降滑块连接，其另一端为夹持头用于夹持住采血试管的底部，所述激光传感器固定于试管插针及顶出装置上，位于夹持头的正上方，并与上位机通讯连接，用于确保旋转装置的U形槽内的采血试管与夹持头轴线对齐，所述旋转无刷电机设于夹持头的底部，并与上位机通讯连接，由上位机控制旋转无刷电机并驱动夹持头内的采血试管旋转，以供图像采集处理单元采集采血试管的图像。

进一步，所述试管插针及顶出装置包括固定支架、针管夹具和顶出机构；所述针管夹具通过固定支架安装于固定底板上，并位于提升装置的上方，用于固定针管，采血试管在提升装置的带动下向上移动并插至针管中；所述顶出机构安装于固定支架上，并位于针管夹具旁，包括固定盒、立柱、卡簧、弹簧和挡板，所述固定盒安装于固定支架上，所述立柱、卡簧和弹簧设于固定盒内，其中，所述立柱贯穿固定盒顶部和底部的通孔，所述卡簧套接于立柱的下部，其直径大于固定盒的通孔的直径，通过卡簧避免立柱脱出固定盒，所述弹簧套设于立柱上，其底部通过卡簧与立柱连接，所述挡板呈水平放置的U形结构，该U形结构的底边与立柱的底部相连接，固定于针管夹具上的针管的针头向下穿过U形结构的U形开口，采血试管插针过程中向上推动挡板并压缩弹簧，采血完成后通过提升装置及弹簧形变力分离采血试管与针管。

进一步，所述出料滑轨包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管直径，并小于采血试管帽的直径，所述采血试管能够卡在两条导轨之间并沿两条导轨滑动。

进一步，所述推出装置包括舵机、舵机支架和推杆，所述舵机通过舵机支架固定于出料滑轨上，所述推杆与舵机连接，由舵机驱动推杆推动采血试管进入出料滑轨。

进一步，所述图像采集处理单元包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元通过支架固定于固定底板上，并与上位机通讯连接，所述图像处理单元分别与图像采集单元和上位机通讯连接，用于识别图像采集单元采集的图像中采血试管的条形码信息以及监控试管液面高度。

进一步，所述摇晃装置包括步进电机、电机支架、联轴器和试管摇晃夹具，所述步进电机通过电机支架固定于固定底板上，所述试管摇晃夹具通过联轴器与步进电机连接，其夹持头位于出料滑轨的最低点旁，所述采血试管滑出出料滑轨后滑入夹持头内，所述夹持头在其舵机的驱动下夹紧采血试管，进而由步进电机驱动试管摇晃夹具带动采血试管晃动。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型的采血机器人具有结构简单、操作方便、体积小等优点，采用本实用新型提供的采血机器人进行采血，空的采血试管通过进料滑轨进入旋转装置，并在旋转装置的带动下转动至提升装置的正上方，通过上位机控制提升装置将采血试管提升至合适高度，此时通过提升装置旋转采血试管进而由图像采集处理单元采集采血试管的条形码信息及试管初始液面高度信息，进而由上位机控制提升装置带动采血试管继续上移并插至针管针头上开始采血，采血过程中由图像采集处理单元实时监控试管液面高度，当达到预设高度时由上位机控制提升装置带动采血试管下降，并通过试管插针及顶出装置分离采血试管及针管，此时采血试管重新回到旋转装置内，进而通过推出装置将采血试管推入出料滑轨，采血试管沿出料滑轨滑入摇晃装置，通过摇晃装置将血液摇晃均匀，完成后收集至储存槽，实现采血试管采血的全自动处理，减轻护士需要连续采集很多血液样本时的工作负担，大大提高了采血效率，进而提高采血成功率。

附图说明

图1为采血机器人的整体结构图。

图2为旋转装置的结构示意图。

图3为提升装置的结构示意图。

图4为试管插针及顶出装置的结构示意图。

图5为出料滑轨、推出装置、摇晃装置和储存槽的安装示意图。

图6为上位机与图像采集处理单元及提升装置之间的通讯示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明,但本实用新型的使用方式不限于此。

如图1、图6所示，本实施例所述的智能采血机器人，包括固定底板1、进料滑轨2、旋转装置3、提升装置4、试管插针及顶出装置5、出料滑轨6、推出装置7、图像采集处理单元8、摇晃装置9、储存槽10和上位机(图中未示出)；所述进料滑轨2倾斜设置于固定底板1上，包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管11直径，并小于采血试管帽的直径，将采血试管11卡在两条导轨之间，使其在在重力作用下滑至进料滑轨2的最低点；所述旋转装置3设于固定底板1上，并位于进料滑轨2的最低点旁，所述采血试管11由进料滑轨2滑出后自动滑入旋转装置3内，并在旋转装置3的带动下转动至提升装置4的上方；所述提升装置4设于固定底板1上，并位于旋转装置3旁，用于将旋转装置3内的采血试管11提升至插针装置的下方；所述图像采集处理单元8设于固定底板1上，通过提升装置4的旋转无刷电机405旋转采血试管11以供图像采集处理单元8识别采血试管11的条形码信息及监控采血试管11内液面高度；所述试管插针及顶出装置5设于固定底板1上，并位于提升装置4的上方，用于对采血试管11进行插针操作及分离采血试管11与针管12；所述出料滑轨6倾斜设置于固定底板1上，且其最高点位于旋转装置3旁；所述推出装置7设于出料滑轨6上，用于将旋转装置3内完成采血的采血试管11推入出料滑轨6内，且采血试管11在重力作用下沿出料滑轨6滑至其最低点；所述摇晃装置9设于固定底板1上，并位于出料滑轨6的最低点旁，用于接收由出料滑轨6滑出的采血试管11并对其进行摇晃；所述储存槽10设于固定底板1上，并位于摇晃装置9的下方，用于接收从摇晃装置9掉落的采血试管11；所述上位机分别与提升装置4和图像采集处理单元8通讯连接。

如图2所示，所述旋转装置3包括步进电机301、联轴器302和试管旋转台303，所述步进电机301固定于固定底板1上，所述试管旋转台303的底部通过联轴器302与步进电机301连接，由步进电机301驱动试管旋转台303转动，所述试管旋转台303的顶部呈圆盘状结构，且所述圆盘状结构沿周向均布开设有多个U形槽3031，所述U形槽3031的开口朝外，由进料滑轨2滑出的采血试管11能够嵌入U形槽3031内，且圆盘状结构上并位于每个U形槽3031靠近圆盘状结构圆心的一侧加工有一个对正圆孔304。

如图3所示，所述提升装置4包括步进电机401、丝杆402、升降滑块403、试管夹具404、激光传感器(图中未示出)和旋转无刷电机405，所述步进电机401固定于固定底板1上，并与上位机通讯连接，所述丝杆402竖直设置，其底部与步进电机401连接，所述升降滑块403套装在丝杆402上，由上位机控制步进电机401并驱动丝杆402带动升降滑块403进行上下移动，所述试管夹具404的一端与升降滑块403连接，其另一端为夹持头4041用于夹持住采血试管的底部，所述激光传感器安装于试管插针及顶出装置5的针管夹具502上，并位于夹持头4041的正上方，且与上位机通讯连接，通过激光传感器测量与试管旋转台303的距离，当U形槽3031转动至夹持头4041的正上方时，对正圆孔304的轴线与激光传感器的轴线对齐，此时激光传感器测量到与试管旋转台303的距离发生变化，进而向上位机发送对正信号，表示U形槽3031内的采血试管与夹持头4041的轴线已对齐，此时通过上位机控制步进电机401带动试管夹具404上移，并由夹持头4041准确无误的夹持住采血试管的底部，所述旋转无刷电机405设于夹持头4041的底部，并与上位机通讯连接，由上位机控制旋转无刷电机405驱动夹持头4041内的采血试管旋转，以供图像采集处理单元8采集采血试管的图像，采集完成后通过上位机控制步进电机401带动试管夹具404继续上移，将采血试管插至针管中。

如图4所示，所述试管插针及顶出装置5包括固定支架501、针管夹具502和顶出机构；所述针管夹具502通过固定支架501安装于固定底板1上，并位于提升装置4的上方，用于固定针管12，采血试管11在提升装置4的带动下向上移动并插至针管12中；所述顶出机构安装于固定支架501上，并位于针管夹具502旁，包括固定盒503、立柱504、卡簧(图中未示出)、弹簧505和挡板506，所述固定盒503安装于固定支架501上，所述立柱504、卡簧和弹簧505设于固定盒503内，其中，所述立柱504贯穿固定盒503顶部和底部的通孔，所述卡簧套接于立柱504的下部，其直径大于固定盒503的通孔的直径，通过卡簧避免立柱504脱出固定盒503，所述弹簧505套设于立柱504上，其底部通过卡簧与立柱504连接，所述挡板506呈水平放置的U形结构，该U形结构的底边与立柱504的底部相连接，固定于针管夹具502上的针管12的针头向下穿过U形结构的U形开口，采血试管11插针过程中向上推动挡板506并压缩弹簧505，采血完成后，提升装置4带动采血试管11向下运动，采血试管11在弹簧505形变力及提升装置4作用下与针管12分离。

如图5所示，所述出料滑轨6包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管直径，并小于采血试管帽的直径，所述采血试管能够卡在两条导轨之间并沿两条导轨滑动。所述推出装置7包括舵机701、舵机支架702和推杆703，所述舵机701通过舵机支架702固定于出料滑轨6上，所述推杆703与舵机701连接，由舵机701驱动推杆703推动采血试管进入出料滑轨6。所述摇晃装置9包括步进电机901、电机支架902、联轴器903和试管摇晃夹具904，所述步进电机901通过电机支架902固定于固定底板1上，所述试管摇晃夹具904通过联轴器903与步进电机901连接，其夹持头位于出料滑轨6的最低点旁，所述采血试管滑出出料滑轨6后滑入夹持头内，且夹持头在其舵机(图中未示出)的驱动下夹紧采血试管，进而由步进电机901驱动试管摇晃夹具904带动采血试管晃动摇匀，摇匀后通过舵机驱动夹持头松开采血试管。

所述图像采集处理单元8主要由图像采集单元和图像处理单元组成，本实施例的图像采集单元为摄像头801，与上位机通讯连接，将摄像头801通过支架802固定于固定底板1上，通过上位机向摄像头801发送采集图像命令，所述图像处理单元用于识别摄像头801采集的图像中采血试管的条形码信息以及监控试管液面高度信息，该图像处理单元分别与摄像头801和上位机通讯连接，当试管液面高度达到预设值时，能够向上位机发出停止采血的信号。

采用本实施例提供的采血机器人进行采血，首先由护士将空的采血试管放入进料滑轨2，采血试管在重力作用下滑动，确保采血试管下滑至U形槽3031内，进而通过旋转装置3带动采血试管转动至夹持头4041的上方，通过激光传感器检测到对正圆孔304，表示采血试管与夹持头4041已对齐，进而由激光传感器向上位机发送对正信号，通过上位机控制提升装置4夹持住采血试管的底部并提升至合适高度，进而由上位机控制旋转无刷电机405转动采血试管，摄像头801拍摄采血试管的整圈图像，并将图像信息发送给图像处理单元，通过图像处理单元识别出采血试管的条形码信息及试管液面初始高度信息，然后由上位机控制提升装置4带动采血试管继续上移并插至针管针头上开始采血，采血过程中由摄像头801拍摄采集试管图像并实时发送给图像处理单元，通过图像处理单元监控液面高度，当达到预设高度时由上位机控制提升装置4带动采血试管下降，并通过试管插针及顶出装置5分离采血试管及针管，此时采血试管重新回到U形槽3031内，进而通过推出装置7将采血试管推入出料滑轨6，采血试管沿出料滑轨6滑入摇晃装置9，通过摇晃装置9将血液摇晃均匀，完成后收集至储存槽10，实现采血试管采血的全自动处理，减轻护士需要连续采集很多血液样本时的工作负担，大大提高了采血效率，进而提高采血成功率。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种智能采血机器人，其特征在于：包括固定底板、进料滑轨、旋转装置、提升装置、试管插针及顶出装置、出料滑轨、推出装置、图像采集处理单元、摇晃装置、储存槽和上位机；所述进料滑轨倾斜设置于固定底板上，放置在其上的采血试管能够在重力作用下滑至其最低点；所述旋转装置设于固定底板上，并位于进料滑轨的最低点旁，采血试管由进料滑轨滑出后自动滑入旋转装置内，并在旋转装置的带动下转动至提升装置的上方；所述提升装置设于固定底板上，并位于旋转装置旁，用于将旋转装置内的采血试管提升至插针装置的下方；所述图像采集处理单元设于固定底板上，通过提升装置的旋转无刷电机旋转采血试管以供图像采集处理单元获取采血试管的条形码信息及监控采血试管内液面高度；所述试管插针及顶出装置设于固定底板上，并位于提升装置的上方，用于对采血试管进行插针操作及分离采血试管与针管；所述出料滑轨倾斜设置于固定底板上，且其最高点位于旋转装置旁；所述推出装置设于出料滑轨上，用于将旋转装置内完成采血的采血试管推入出料滑轨内，且采血试管在重力作用下沿出料滑轨滑至其最低点；所述摇晃装置设于固定底板上，并位于出料滑轨的最低点旁，用于接收由出料滑轨滑出的采血试管并对其进行摇晃；所述储存槽设于固定底板上，并位于摇晃装置的下方，用于接收从摇晃装置掉落的采血试管；所述上位机分别与提升装置和图像采集处理单元通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述进料滑轨包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管直径，并小于采血试管帽的直径，所述采血试管能够卡在两条导轨之间并沿两条导轨滑动。

3.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述旋转装置包括步进电机、联轴器和试管旋转台，所述步进电机固定于固定底板上，所述试管旋转台设于步进电机的上方，其底部通过联轴器与步进电机连接，由步进电机驱动试管旋转台转动，所述试管旋转台的顶部呈圆盘状结构，且所述圆盘状结构沿周向均布开设有多个U形槽，所述U形槽的开口朝外，由进料滑轨滑出的采血试管能够嵌入U形槽内，且圆盘状结构上并位于每个U形槽靠近圆盘状结构圆心的一侧加工有一个对正圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述提升装置包括步进电机、丝杆、升降滑块、试管夹具、激光传感器和旋转无刷电机，所述步进电机固定于固定底板上，并与上位机通讯连接，所述丝杆竖直设置，其底部与步进电机连接，所述升降滑块套装在丝杆上，由上位机控制步进电机并驱动丝杆带动升降滑块进行上下移动，所述试管夹具的一端与升降滑块连接，其另一端为夹持头用于夹持住采血试管的底部，所述激光传感器固定于试管插针及顶出装置上，位于夹持头的正上方，并与上位机通讯连接，用于确保旋转装置的U形槽内的采血试管与夹持头轴线对齐，所述旋转无刷电机设于夹持头的底部，并与上位机通讯连接，由上位机控制旋转无刷电机并驱动夹持头内的采血试管旋转，以供图像采集处理单元采集采血试管的图像。

5.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述试管插针及顶出装置包括固定支架、针管夹具和顶出机构；所述针管夹具通过固定支架安装于固定底板上，并位于提升装置的上方，用于固定针管，采血试管在提升装置的带动下向上移动并插至针管中；所述顶出机构安装于固定支架上，并位于针管夹具旁，包括固定盒、立柱、卡簧、弹簧和挡板，所述固定盒安装于固定支架上，所述立柱、卡簧和弹簧设于固定盒内，其中，所述立柱贯穿固定盒顶部和底部的通孔，所述卡簧套接于立柱的下部，其直径大于固定盒的通孔的直径，通过卡簧避免立柱脱出固定盒，所述弹簧套设于立柱上，其底部通过卡簧与立柱连接，所述挡板呈水平放置的U形结构，该U形结构的底边与立柱的底部相连接，固定于针管夹具上的针管的针头向下穿过U形结构的U形开口，采血试管插针过程中向上推动挡板并压缩弹簧，采血完成后通过提升装置及弹簧形变力分离采血试管与针管。

6.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述出料滑轨包括平行设置的两条导轨，两个导轨之间的间距大于采血试管直径，并小于采血试管帽的直径，所述采血试管能够卡在两条导轨之间并沿两条导轨滑动。

7.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述推出装置包括舵机、舵机支架和推杆，所述舵机通过舵机支架固定于出料滑轨上，所述推杆与舵机连接，由舵机驱动推杆推动采血试管进入出料滑轨。

8.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述图像采集处理单元包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元通过支架固定于固定底板上，并与上位机通讯连接，所述图像处理单元分别与图像采集单元和上位机通讯连接，用于识别图像采集单元采集的图像中采血试管的条形码信息以及监控试管液面高度。

9.根据权利要求1所述的一种智能采血机器人，其特征在于：所述摇晃装置包括步进电机、电机支架、联轴器和试管摇晃夹具，所述步进电机通过电机支架固定于固定底板上，所述试管摇晃夹具通过联轴器与步进电机连接，其夹持头位于出料滑轨的最低点旁，所述采血试管滑出出料滑轨后滑入夹持头内，所述夹持头在其舵机的驱动下夹紧采血试管，进而由步进电机驱动试管摇晃夹具带动采血试管晃动。