CN219244868U - 核酸采样机器人采样力测试装置及测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种核酸采样机器人采样力测试装置及测试系统，采样力测试装置包括测试本体和显示终端；测试本体包括橡胶垫、弹簧、三维力传感器和支撑柱，橡胶垫设置在弹簧的一端，三维力传感器设置在弹簧的另一端；弹簧和橡胶垫用于模拟人体被采样位置的组织，三维力传感器用于检测采样力的测量值；支撑柱设置在橡胶垫和三维力传感器之间，支撑柱的一端与橡胶垫连接，其另一端与三维力传感器连接；支撑柱采用可形变的柱体，其用于支撑橡胶垫；显示终端包括单片机以及与单片机连接的显示屏；三维力传感器与单片机连接，三维力传感器将检测到的采样力的测量值通过单片机发送至显示屏进行显示。本实用新型操作便捷，能够直接反映采样力大小。

Description

核酸采样机器人采样力测试装置及测试系统

技术领域

本实用新型属于机器人测试领域，具体涉及一种核酸采样机器人采样力测试装置及测试系统。

背景技术

核酸采样机器人使用鼻拭子或咽拭子法对人体进行样本采集，其中，核酸采样机器人的核心安全性能依赖于鼻拭子或咽拭子的棉签部位接触人体组织的采样力大小控制在安全范围内。

目前常规的核酸采样机器人采样力的测试方法是通过检测机器人末端使用的力传感器接收到的反馈力来判断机器人末端采样力的大小。然而，这样的测试方法受机器人末端机械结构刚度和棉签变形等因素影响，不能直接反映人体组织感受到的采样力的大小。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种核酸采样机器人采样力测试装置及测试系统。

根据本实用新型实施例的第一方面，本实用新型提供了一种核酸采样机器人采样力测试装置，其包括测试本体和显示终端；

所述测试本体包括橡胶垫、弹簧、三维力传感器和支撑柱，所述橡胶垫设置在所述弹簧的一端，所述三维力传感器设置在所述弹簧的另一端；所述弹簧和橡胶垫用于模拟人体被采样位置的组织。所述三维力传感器用于检测采样力的测量值；所述支撑柱设置在所述橡胶垫和三维力传感器之间，所述支撑柱的一端与所述橡胶垫连接，其另一端与所述三维力传感器连接；所述支撑柱采用可形变的柱体，其用于支撑所述橡胶垫；

所述显示终端包括单片机以及与所述单片机连接的显示屏；所述三维力传感器与单片机连接，所述三维力传感器将检测到的采样力的测量值传输至所述单片机，由所述单片机发送至所述显示屏进行显示。

上述中，所述显示终端还包括报警器，所述报警器与单片机连接，所述报警器用于进行报警提示。

进一步地，所述报警器采用第一报警方式和第二报警方式进行报警提示，所述第一报警方式和第二报警方式采用不同的语音提醒进行区分或采用不同频率的声音进行区分。

上述核酸采样机器人采样力测试装置中，所述显示终端还包括红、黄、绿三个LED指示灯，所述LED指示灯与单片机连接。

上述核酸采样机器人采样力测试装置中，所述橡胶垫和弹簧构成的组合体的弹性系数为18N/mm。

上述核酸采样机器人采样力测试装置中，所述单片机采用51系列单片机或STM32系列的单片机。

上述核酸采样机器人采样力测试装置中，所述显示屏采用LCD显示屏。

根据本实用新型实施例的第二方面，本实用新型还提供了一种核酸采样机器人采样力测试系统，其包括核酸采样机器人、咽拭子或鼻拭子以及上述任一项所述的采样力测试装置；所述采样力测试装置包括测试本体和显示终端；

所述咽拭子或鼻拭子设置在所述核酸采样机器人的末端，所述核酸采样机器人带动所述咽拭子或鼻拭子接触所述测试本体，所述测试本体对所述核酸采样机器人的采样力进行检测，并将检测结果发送至所述显示终端，由所述显示终端进行显示。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本实用新型提供的核酸采样机器人采样力测试装置中通过设置橡胶垫、弹簧和三维力传感器，用于对核酸采样机器人的采样力进行测试，能够更真实的表现人体在接收核酸采样机器人采样时人体组织感受到的采样力，更有利于实际使用中作为安全风险评估的技术支撑，操作便捷。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其示出了本实用新型的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例提供的一种核酸采样机器人采样力测试装置的原理图。

图2是本实用新型实施例提供的一种核酸采样机器人采样力测试装置中测试本体1的主视图。

图3是本实用新型实施例提供的一种核酸采样机器人采样力测试装置中测试本体1的侧视图。

图4是本实用新型实施例提供的一种核酸采样机器人采样力测试系统的结构图。

附图标记说明：

1、测试本体；11、橡胶垫；12、弹簧；13、三维力传感器；14、支撑柱；

2、显示终端；21、单片机；22、显示屏；23、报警器；24、LED指示灯；

10、核酸采样机器人；20、咽拭子或鼻拭子。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本实用新型的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本实用新型的描述上额外的引导。

如图1～图3所示，本实用新型实施例提供的核酸采样机器人采样力测试装置包括测试本体1和显示终端2。其中，测试本体1包括橡胶垫11、弹簧12、三维力传感器13和支撑柱14。

在弹簧12的顶部设置橡胶垫11，在弹簧12的底部设置三维力传感器13。弹簧12和橡胶垫11用于模拟人体被采样位置的组织。当核酸采样机器人夹持棉签碰触橡胶垫11表面时，三维力传感器13用于检测采样力的测量值。

其中，橡胶垫11和弹簧12构成的组合体的弹性系数k通过以下公式得到：

式中，E表示核酸采样机器人采样时传递给人体的能量，F_max表示特定身体部位的最大接触力，P_max表示特定身体部位的最大接触压强，k等效为特定身体部位的有效弹性系数，A表示核酸采样机器人采样时与人体接触的面积。

在橡胶垫11和三维力传感器13之间设置支撑柱14，支撑柱14的一端与橡胶垫11连接，其另一端与三维力传感器13连接，支撑柱14采用可形变的柱体，其用于支撑橡胶垫11，以增强测试本体1的稳定性。

显示终端2包括单片机21以及与单片机21连接的显示屏22。三维力传感器13与单片机21连接，三维力传感器13将检测到的采样力的测量值传输至单片机21，由单片机21发送至显示屏22进行显示。具体地，单片机21可以根据需要选用51系列单片机或STM32系列的单片机等。显示屏22可以采用LCD显示屏。

在其他实施例中，显示终端2还包括报警器23，报警器23与单片机21连接。单片机21中预设有采样力范围值，单片机21将接收到的采样力的测量值与采样力范围值进行比较，如果采样力的测量值不在采样力的范围值内，则报警器23进行报警提示。

具体地，如果采样力的测量值大于采样力的范围值中的最大值，则报警器23采用第一报警方式进行报警提示；如果采样力的测量值小于采样力的范围值中的最小值，则报警器23采用第二报警方式进行报警提示。

第一报警方式和第二报警方式可以采用不同的语音提醒进行区分，例如，用“过高”和“过低”进行区分；也可以采用不同频率的声音进行区分。

在其他实施例中，显示终端2还包括红、黄、绿三个LED指示灯24，LED指示灯24与单片机21连接。

如果采样力的测量值在采样力的范围值内，则绿色LED指示灯24点亮；如果采样力的测量值小于采样力的范围值中的最小值，则黄色指示灯24点亮；如果采样力的测量值大于采样力的范围值中的最大值，则红色指示灯24点亮。

采用本实用新型提供的核酸采样机器人采样力测试装置对咽拭子核酸采样机器人的采样力进行测试时，其具体测试过程为：

咽拭子采集的是人体两腮根部，根据经验数据，当采样力的接触压强小于1N/m时，不会给人体带去不舒适的感觉。

根据橡胶垫11和弹簧12构成的组合体的弹性系数的计算公式、口腔两腮根部能量限值、采样力的接触压强以及棉签的表面积，计算得到橡胶垫11和弹簧12构成的组合体的弹性系数。

选取对应计算得到的弹性系数的橡胶垫11和弹簧12构成的组合体，并将该组合体放置在三维力传感器13上。

控制核酸采样机器人带着咽拭子接触测试本体1中的橡胶垫11，模拟采样过程。

在采样过程中，通过读取显示终端2显示的三维力传感器13的最大值，得到核酸采样机器人的采样力。

具体地，将核酸采样机器人采样时传递给人体的能量E设置为口腔两腮根部能量限值0.11J，将特定身体部位的最大接触压强P_max设置在采样力的接触压强1N/m，将核酸采样机器人采样时与人体接触的面积A设置为棉签的表面积2mm²，计算得到橡胶垫11和弹簧12构成的组合体的弹性系数k为18N/mm。可以将对应弹性系数18N/mm的橡胶垫11和弹簧12构成的组合体放置在三维力传感器13上。

本实用新型提供的核酸采样机器人采样力测试装置操作便捷，测试结果更加准确，更能表征核酸采样机器人采样力的性能，从而便于在实际应用中进行安全风险评估。

如图4所示，基于本实用新型提供的核酸采样机器人采样力测试装置，本实用新型还提供了一种核酸采样机器人采样力测试系统，其包括核酸采样机器人10、咽拭子或鼻拭子20以及采样力测试装置。其中，采样力测试装置包括测试本体1和显示终端2。测试本体1用于对核酸采样机器人10的采样力进行检测，显示终端2用于对检测到的采样力进行显示。

其中，咽拭子或鼻拭子20设置在核酸采样机器人10的末端，核酸采样机器人10带动咽拭子或鼻拭子20接触测试本体1，测试本体1对核酸采样机器人10的采样力进行检测，并将检测结果发送至显示终端2，由显示终端2进行显示。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，包括测试本体和显示终端；

所述测试本体包括橡胶垫、弹簧、三维力传感器和支撑柱，所述橡胶垫设置在所述弹簧的一端，所述三维力传感器设置在所述弹簧的另一端；所述弹簧和橡胶垫用于模拟人体被采样位置的组织，所述三维力传感器用于检测采样力的测量值；所述支撑柱设置在所述橡胶垫和三维力传感器之间，所述支撑柱的一端与所述橡胶垫连接，其另一端与所述三维力传感器连接；所述支撑柱采用可形变的柱体，其用于支撑所述橡胶垫；

所述显示终端包括单片机以及与所述单片机连接的显示屏；所述三维力传感器与单片机连接，所述三维力传感器将检测到的采样力的测量值传输至所述单片机，由所述单片机发送至所述显示屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述显示终端还包括报警器，所述报警器与单片机连接，所述报警器用于进行报警提示。

3.根据权利要求2所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述报警器采用第一报警方式和第二报警方式进行报警提示，所述第一报警方式和第二报警方式采用不同的语音提醒进行区分或采用不同频率的声音进行区分。

4.根据权利要求1或2或3所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述显示终端还包括红、黄、绿三个LED指示灯，所述LED指示灯与单片机连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述橡胶垫和弹簧构成的组合体的弹性系数为18N/mm。

6.根据权利要求1或2或3所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述单片机采用51系列单片机或STM32系列的单片机。

7.根据权利要求1或2或3所述的核酸采样机器人采样力测试装置，其特征在于，所述显示屏采用LCD显示屏。

8.一种核酸采样机器人采样力测试系统，其特征在于，包括核酸采样机器人、咽拭子或鼻拭子以及如权利要求1-7任一项所述的采样力测试装置；所述采样力测试装置包括测试本体和显示终端；

所述咽拭子或鼻拭子设置在所述核酸采样机器人的末端，所述核酸采样机器人带动所述咽拭子或鼻拭子接触所述测试本体，所述测试本体对所述核酸采样机器人的采样力进行检测，并将检测结果发送至所述显示终端，由所述显示终端进行显示。

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