CN218247259U - 咽拭子自动采集装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种咽拭子自动采集装置，其包括：运动平台；第一回转组件，所述第一回转组件设置于所述运动平台，并具有第一回转轴线，所述第一回转组件跟随所述运动平台运动；安装支架，所述安装支架安装于所述第一回转组件，并通过第一回转组件驱动所述安装支架沿第一回转组件的第一回转轴线转动；第二回转组件，所述第二回转组件设置于所述安装支架，并具有第二回转轴线；力传感器，力传感器设置于所述第二回转组件，并由所述第二回转组件驱动沿第二回转轴线转动；以及执行器组件，所述执行器组件设置于所述力传感器；所述执行器组件能够夹取棉签，并具有夹取棉签的第一位置和用于采样的第二位置。

Description

咽拭子自动采集装置

技术领域

本公开涉及一种咽拭子自动采集装置。

背景技术

咽拭子的采集与检查是呼吸内科使用频率较高的一种检查方式。在咽拭子的采集过程中，需要先通过棉签获取待检测的样本，然后将样本放在试管内，在试管内存放有蛋白保护液，在试管内存在一定数量的样本后，将试管封闭，完成采样过程。

考虑到呼吸疾病具有较高的传感性，这种采样工作由医护人员执行时，往往会造成交叉感染，存在一定的安全风险。

而且，随着机器人技术的进步，通过机器人来采集咽拭子已经变得可行。在中国发明专利公开CN113440169A中提及一种咽拭子自动采集系统及采集方法，其使用六轴轻型机器人作为执行工具来采集咽拭子。在实际的采样过程中，其通过示教控制的方式来实现咽拭子采集。众所周知，口腔形状因人而异，该中国发明专利公开的内容无疑采样效率较低，准确率也较低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种咽拭子自动采集装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种咽拭子自动采集装置，其包括：

运动平台；

第一回转组件，所述第一回转组件设置于所述运动平台，并具有第一回转轴线，所述第一回转组件跟随所述运动平台运动；

安装支架，所述安装支架安装于所述第一回转组件，并通过第一回转组件驱动所述安装支架沿第一回转组件的第一回转轴线转动；

第二回转组件，所述第二回转组件设置于所述安装支架，并具有第二回转轴线；

力传感器，力传感器设置于所述第二回转组件，并由所述第二回转组件驱动沿第二回转轴线转动；以及

执行器组件，所述执行器组件设置于所述力传感器；所述执行器组件能够夹取棉签，并具有夹取棉签的第一位置和用于采样的第二位置。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述运动平台为三维运动平台。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述三维运动平台的每一个运动模块均设置有三个接近开关，三个接近开关中，位于中间位置的接近开关为原点位置接近开关，位于原点位置接近开关两侧的接近开关为限位开关。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述第一回转轴线和第二回转轴线垂直。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述第一回转轴线为竖直轴线，所述第二回转轴线为水平轴线。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述执行器组件包括夹爪，所述夹爪上开设有V型槽，所述棉签位于所述V型槽内，并使得棉签的中心线与所述第二回转轴线在同一直线或者大致在同一直线上。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，还包括：

工业相机，所述工业相机安装于所述安装支架，并使得所述工业相机位于所述执行器组件的下方。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述工业相机的两侧设置有光源。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，还包括：

距离传感器，所述距离传感器安装于所述安装支架，并使得所述距离传感器位于所述执行器组件的下方。

根据本公开的至少一个实施方式的咽拭子自动采集装置，所述力传感器为六维力传感器。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的咽拭子自动采集装置的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的运动平台的结构示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的执行器组件的结构示意图。

图中附图标记具体为：

100咽拭子自动采集装置

110运动平台

111接近开关

120第一回转组件

130安装支架

140第二回转组件

150力传感器

160执行器组件

161夹爪

162挡块

170工业相机

180光源

190距离传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的咽拭子自动采集装置100的结构示意图。

如图1所示，本公开提供一种咽拭子自动采集装置100，其可以包括运动平台110、第一回转组件120、安装支架130、第二回转组件140、力传感器150和执行器组件160等部件。

图2是根据本公开的一个实施方式的运动平台的结构示意图。

本公开中，如图1和图2所示，所述运动平台110为三维运动平台，由此可以对采集过程的运动需求进行空间解耦，降低采集过程中复杂运动的控制难度，具体地，所述三维运动平台可以包括X轴运动模块、设置于X轴运动模块上的Y轴运动模块以及设置于Y轴运动模块上的Z轴运动模块。考虑到三维运动平台为本领域常见结构，在此关于X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块的结构将不再一一详述。

在一个优选的实施例中，所述三维运动平台的每一个运动模块均设置有三个接近开关111；三个接近开关111中，位于中间位置的接近开关为原点位置接近开关，位于原点位置接近开关两侧的接近开关为限位开关；由此，通过原点位置接近开关能够使得三维运动平台准确地运动至原点位置，并且通过两个限位开关的设置，提高了三维运动平台的安全性。

更优选地，所述运动平台110可以被设置于底板等部件，从而能够通过移动底板实现整个咽拭子自动采集装置100的移动，并且也能够通过将底板安装于其他部件来实现咽拭子自动采集装置100的安装。

在一个具体的实施例中，X轴运动模块可以通过两个滑台模组来实现，相应地Y轴运动模块和Z轴运动模块可以分别通过一个滑台模组来实现。更优选地，所述滑台模组可以通过步进电机来提供动力。

图3是根据本公开的一个实施方式的执行器组件的结构示意图。

本公开中，如图1和图3所示，所述第一回转组件120设置于所述运动平台110，并具有第一回转轴线，所述第一回转组件120跟随所述运动平台110运动；也就是说，当运动平台110实现三维移动时，所述第一回转组件120能够与运动平台110同时移动。

在一个实施例中，所述第一回转组件120通过连接板连接于运动平台，并使得第一回转轴线竖直设置；也就是说，进行咽拭子采集时，通过第一回转组件120的转动，能够将棉签正对待检测者的嘴，使得待检测者的嘴不需要正对咽拭子自动采集装置100，稍微向左或者向右偏也是可以的。

也就是说，通过第一回转组件120的设置，能够提高咽拭子自动采集装置100针对不同人体口腔特征的适应能力，进一步提高采集过程的有效性；通过末端水平偏转自由度，可根据不同人体口腔结构，对棉签采集角度进行精确调整，以此保证棉签与口腔壁的接触面积和接触角度，保证采集过程的有效性。

所述安装支架130安装于所述第一回转组件120，并通过第一回转组件120驱动所述安装支架130沿第一回转组件120的第一回转轴线转动。作为一种优选的实现形式，所述安装支架130整体为L型。

所述第二回转组件140设置于所述安装支架130，并具有第二回转轴线；在一个优选的实施例中，所述第二回转轴线可以为水平轴线，由此能够通过第二回转组件140实现棉签的转动，以使得棉签能够采集更多的咽部液体。

力传感器150设置于所述第二回转组件140，并由所述第二回转组件140驱动沿第二回转轴线转动；在一个优选的实施例中，所述力传感器150可以为六维力传感器，并通过该六维力传感器能够准确地检测棉签与待检测者之间的力和力矩，并且依靠多纬度力、力矩感知能力，保障采集过程中棉签头与人体口腔接触的柔顺性和安全性，同时从接触力的角度保证采集过程的有效性。

更优选地，控制系统可以根据六维力传感器所检测的数据来实现机器人的控制，从而能够使得棉签与待检测者之间的正压力被控制在一个合理的范围，使待检测者在采集咽拭子时，更舒服。

所述执行器组件160设置于所述力传感器150；所述执行器组件160能够夹取棉签，并具有夹取棉签的第一位置和用于采样的第二位置，由此，当执行器组件160处于第一位置时，能够夹取一个新的棉签，并且通过控制咽拭子自动采集装置能够使得执行器组件160从第一位置移动至第二位置，并且在第二位置完成待检测者的咽拭子采集。

在一个更优选的实施例中，所述执行器组件160还可以具有第三位置，以当执行器组件160在第三位置时，能够将采集咽拭子后的棉签放置在试管中。当执行器组件160将棉签丢弃后，再次运动至第一位置，实现一整个工作循环。

本公开中，所述执行器组件160包括夹爪161，在一个优选的实施例中，所述夹爪可以为气动夹爪，并且所述夹爪上开设有V型槽，V型槽有一定的对中功能，可以保证咽拭子和采样管不会夹偏，还能允许有一定的误差。

所述棉签位于所述V型槽内，并使得棉签的中心线与所述第二回转轴线在同一直线或者大致在同一直线上。本公开中，大致在同一直线上是指：一方面，考虑到机械加工误差，棉签的中心线可以与所述第二回转轴线相交，并且其夹角在5°以内，另一方面，棉签的中心线可以与所述第二回转轴线平行，并且两条线之间的距离可以在5mm以内。

在一个优选的实施例中，所述执行器组件还可以包括挡块162，所述挡块162能够限制棉签的位置，从而使得棉签伸出咽拭子自动采集装置的位置是固定的，即挡块的作用是在咽拭子轴向方向上控制其位置，保证咽拭子每次夹取的长度一致，提高系统精度，方便了咽拭子自动采集装置的控制。

本公开中，所述的咽拭子自动采集装置100还可以包括：工业相机170，所述工业相机170安装于所述安装支架130，并使得所述工业相机170位于所述执行器组件160的下方。更优选地，所述工业相机170的镜头可以朝向待检测者，以通过该工业相机拍摄待检测者的图像，并根据待检测者的图像判断待检测者的口部的位置，以便咽拭子自动采集装置100控制棉签到达指定的位置。

另一方面，为了能够更清晰地获得待检测者的口部的图像，所述咽拭子自动采集装置100还可以包括光源180，所述光源180设置于所述安装支架130，并且位于所述工业相机170的两侧，从而通过所述光源180向待检测者补光，以使得工业相机170能够拍摄清楚待检测者的口腔内部的图像。

本公开中，所述咽拭子自动采集装置100还包括距离传感器190，所述距离传感器190安装于所述安装支架130，并使得所述距离传感器190位于所述执行器组件160的下方，以通过所述距离传感器能够准确地知晓咽拭子自动采集装置与待检测者的咽部之间的距离，即获得待检测者的咽部的深度信息，从而能够准确地知晓棉签与待检测者的咽喉位置的距离。

也就是说，本公开中，通过末端集成视觉识别、距离检测和六维力感知，从平面视觉、深度距离和感知力控等多个层面、多个纬度保证采集结果的有效性和采集过程的安全性；如降低棉签长度的精度要求，能够适用新型棉签等。

本公开的咽拭子自动采集装置在使用时，通过六维力传感器实时检测咽拭子末端受到的力，以此来判断咽拭子是否已与口腔内组织接触，并通过受力的大小实时调整采样姿态和力度，提高采样的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。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/方式或示例。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/方式或示例中以合适的方式结合。此外，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/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种咽拭子自动采集装置，其特征在于，包括：

运动平台；

第一回转组件，所述第一回转组件设置于所述运动平台，并具有第一回转轴线，所述第一回转组件跟随所述运动平台运动；

安装支架，所述安装支架安装于所述第一回转组件，并通过第一回转组件驱动所述安装支架沿第一回转组件的第一回转轴线转动；

第二回转组件，所述第二回转组件设置于所述安装支架，并具有第二回转轴线；

力传感器，力传感器设置于所述第二回转组件，并由所述第二回转组件驱动沿第二回转轴线转动；以及

执行器组件，所述执行器组件设置于所述力传感器；所述执行器组件能够夹取棉签，并具有夹取棉签的第一位置和用于采样的第二位置。

2.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述运动平台为三维运动平台。

3.如权利要求2所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述三维运动平台的每一个运动模块均设置有三个接近开关，三个接近开关中，位于中间位置的接近开关为原点位置接近开关，位于原点位置接近开关两侧的接近开关为限位开关。

4.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述第一回转轴线和第二回转轴线垂直。

5.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述第一回转轴线为竖直轴线，所述第二回转轴线为水平轴线。

6.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述执行器组件包括夹爪，所述夹爪上开设有V型槽，所述棉签位于所述V型槽内，并使得棉签的中心线与所述第二回转轴线在同一直线或者大致在同一直线上。

7.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，还包括：

工业相机，所述工业相机安装于所述安装支架，并使得所述工业相机位于所述执行器组件的下方。

8.如权利要求7所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述工业相机的两侧设置有光源。

9.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，还包括：

距离传感器，所述距离传感器安装于所述安装支架，并使得所述距离传感器位于所述执行器组件的下方。

10.如权利要求1所述的咽拭子自动采集装置，其特征在于，所述力传感器为六维力传感器。

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