模块化鼻口咽拭子采样机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及医疗机器人领域，特别涉及一种模块化鼻口咽拭子采样机器人。包括操作平台及设置于操作平台上的采样机械臂、隔离套安装工位、拭子准备工位、拭子掰断装瓶工位、试管转运工位、隔离套拆卸工位及采样窗口模块；采样机械臂上设有采样工具；隔离套安装工位用于在采样工具的外侧安装隔离套；拭子准备工位用于脱掉拭子外侧的包装袋；拭子掰断装瓶工位用于将已采样的拭子进行掰断后装瓶；试管转运工位用于空置或装有鼻咽拭子样本的试管的转运；隔离套拆卸工位用于拆卸采样工具外侧的隔离套；采样窗口模块用于对受试者进行鼻咽拭子样本采集。本实用新型专利技术实现采样过程中对医护人员进行隔离防护，避免受试者之间的交叉感染，保证采样质量。证采样质量。证采样质量。

【技术实现步骤摘要】
模块化鼻口咽拭子采样机器人


[0001]本技术涉及医疗机器人领域，特别涉及一种模块化鼻口咽拭子采样机器人。

技术介绍

[0002]鼻咽拭子是生物样本采集的主要手段，在采样的过程中，医务人员存在被感染的风险，而且由于采样过程不规范，长时间的核酸检测工作以及高温的天气都会使得医护人员过度劳累，影响医护人员的身体以及采样效果。
[0003]机器人技术应用于鼻咽拭子采样有望克服上述问题，在常态化防控阶段，采集人数众多，对采样的效率也提出了比较高要求。为了达到与医护人员相同甚至超越医护人员的采样效果，需要充分考虑隔离防护、样本采集、样本保存、样本转运等各个环节。现有一些采样设备以及器具，并未从采样的全流程实现医护人员与生物样本的彻底隔离，也难以保证拭子免受污染。迫切需要满足常态化防控需求的、适用于规模化鼻咽拭子样本采集的装备。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术的目的在于提供一种模块化鼻口咽拭子采样机器人。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种模块化鼻口咽拭子采样机器人，包括操作平台及设置于所述操作平台上的采样机械臂、隔离套安装工位、拭子准备工位、拭子掰断装瓶工位、试管转运工位、隔离套拆卸工位、采样窗口模块及信息录入模块；其中信息录入模块用于记录和存储患者的身份信息及鼻咽样本检测信息；
[0007]所述拭子准备工位用于剥离拭子外侧的包装袋；所述采样机械臂的执行末端设有采样工具，所述采样工具用于拭子的拾取和释放；所述隔离套安装工位用于在采样工具的外侧安装隔离套；所述采样窗口模块用于采样机械臂对受试者进行鼻咽拭子样本采集；所述拭子掰断装瓶工位用于将已采样的拭子装入试管后掰断；所述试管转运工位用于空置或装有鼻咽拭子样本的试管的转运；所述隔离套拆卸工位用于拆卸采样工具外侧的隔离套。
[0008]所述采样工具包括外壳及设置所述外壳内的拭子夹持装置、采样力控装置、气动夹爪Ⅰ及转接件Ⅰ，其中转接件Ⅰ与所述采样机械臂连接；所述转接件Ⅰ上设置采样力控装置、气动夹爪Ⅰ及口腔识别相机，口腔识别相机位于外壳的外侧；
[0009]所述拭子夹持装置包括右侧开合件、左侧开合件及两个夹头，其中右侧开合件和左侧开合件通过铰接轴铰接在所述采样力控装置的两侧，所述铰接轴上套设有复位弹簧，所述右侧开合件和左侧开合件在复位弹簧的弹力作用下处于闭合状态；
[0010]两个夹头连接在气动夹爪Ⅰ的输出端，并且分别位于右侧开合件和左侧开合件的外侧；所述气动夹爪Ⅰ驱动两个夹头闭合，进而两个夹头推动右侧开合件和左侧开合件张开。
[0011]所述采样力控装置包括前盖、外层滑动件、力传感器、中间支撑件、套筒、弹簧及支
撑件Ⅰ，其中支撑件Ⅰ与所述转接件Ⅰ连接，力传感器的一端与支撑件Ⅰ连接，另一端与中间支撑件连接；
[0012]所述中间支撑件为中空结构，该腔体内容置有套筒和弹簧；所述外层滑动件可沿轴向滑动地套设于所述中间支撑件的外侧；所述前盖设置于所述外层滑动件的端部，并且与所述弹簧抵接；所述外层滑动件通过前盖和所述中间支撑件上设有的轴肩轴向限位；
[0013]所述铰接轴设置于所述外层滑动件的底部。
[0014]所述采样机械臂包括底盘、立柱、机械臂前端法兰、机械臂底座法兰、六自由度机械臂、升降立柱、RGB-D相机及广角相机，其中底盘与所述操作平台滑动连接，立柱的下端与底盘连接，上端设有机械臂底座法兰；六自由度机械臂设置于机械臂底座法兰上，并且执行末端设有机械臂前端法兰，所述采样工具设置于机械臂前端法兰上；升降立柱设置于立柱上，RGB-D相机和广角相机设置于升降立柱顶端。
[0015]所述隔离套安装工位包括安装框架、隔离套卡扣、卡扣盒、活动底板、顶升气缸及卡扣释放机构，其中安装框架上沿周向设有多个卡扣盒，各卡扣盒内均设置有卡扣释放机构及位于卡扣释放机构上方的多个隔离套卡扣；所述活动底板设置与所述卡扣盒的下方，并且与所述卡扣释放机构连接；所述顶升气缸设置于安装框架上，并且输出端与活动底板连接；
[0016]所述卡扣释放机构包括竖直顶杆、弯曲顶杆、活动块、卡扣定位弹簧及拉杆，所述卡扣盒的一侧沿竖直方向设有滑槽，所述滑槽的上端设有卡扣释放口；所述活动块与滑槽滑动连接，所述活动块用于支撑多个隔离套卡扣；所述卡扣盒的内壁上沿竖直方向设有导向槽，所述竖直顶杆和弯曲顶杆分别与导向槽滑动配合，并且竖直顶杆位于弯曲顶杆的外侧；所述竖直顶杆和弯曲顶杆的下端通过拉杆与活动底板连接，所述竖直顶杆用于限制隔离套卡扣由卡扣释放口脱出；所述弯曲顶杆用于压紧除了位于最上方以外的隔离套卡扣及所述活动块；
[0017]所述卡扣定位弹簧容置于所述卡扣盒内，并且下端与所述卡扣盒抵接，上端与所述活动块抵接，所述卡扣定位弹簧使位于最上层的隔离套卡扣位于卡扣释放口内。
[0018]所述拭子准备工位包括拭子盒、二维移动平台、拭子吸盘、气动剪刀、气动夹爪Ⅱ、升降气动夹爪、支架及升降气动滑台，其中拭子吸盘设置于二维移动平台，用于拾取拭子盒内的拭子；气动剪刀、气动夹爪Ⅱ及升降气动滑台由上至下依次设置于支架上，升降气动夹爪设置于升降气动滑台上；
[0019]所述气动剪刀用于剪开拭子外侧的包装袋；
[0020]所述气动夹爪Ⅱ的内侧设有凹槽，所述气动夹爪Ⅱ用于夹紧拭子外侧的包装袋；
[0021]所述升降气动夹爪用于夹紧拭子及外侧包装袋；所述升降气动滑台驱动升降气动夹爪向上移动，升降气动夹爪带动拭子及外侧包装袋一同向上运动，从而使拭子由外侧包装袋中伸出。
[0022]所述拭子掰断装瓶工位包括气动夹紧机构、试管底座及固定底板，其中固定底板与所述操作平台连接；气动夹紧机构和试管底座设置于固定底板上，试管底座用于放置试管；所述试管底座的侧部设有开口，所述气动夹紧机构的执行端从该开口伸入，并且对试管进行把持。
[0023]所述试管转运工位包括四自由度转运机械臂、试管夹持机构、安装底座及试管架，
其中安装底座设置于所述操作平台上；四自由度转运机械臂设置于安装底座上，并且执行末端与试管夹持机构连接；试管架设置于所述操作平台上设有的隔离箱中；所述四自由度转运机械臂用于空试管的放置和样本的收集。
[0024]所述隔离套拆卸工位包括废弃隔离套收集箱及设置于废弃隔离套收集箱两侧的至少两组吸盘机构；
[0025]所述吸盘机构包括负压吸盘、吸盘支撑杆及气动滑台，其中气动滑台设置于所述操作平台上，吸盘支撑杆的一端与气动滑台连接，另一端与负压吸盘连接；所述负压吸盘吸附隔离套后，通过气动滑台向后运动，从而使隔离套脱离所述采样工具。
[0026]所述采样窗口模块包括采样窗口、隔离板、显示屏、下巴托、支撑件Ⅱ、转接件Ⅱ及升降气缸，其中升降气缸设置于所述操作平台上，并且输出端通过转接件Ⅱ与支撑件Ⅱ连接，支撑件Ⅱ伸出采样窗口的外侧；下巴托设置于支撑件Ⅱ上；显示屏通过支架与转接件Ⅱ连接。
[0027]本技术的优点与积极效果为：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化鼻口咽拭子采样机器人，其特征在于，包括操作平台及设置于所述操作平台上的采样机械臂(2)、隔离套安装工位(3)、拭子准备工位(4)、拭子掰断装瓶工位(5)、试管转运工位(6)、隔离套拆卸工位(7)、采样窗口模块(8)及信息录入模块(9)；其中信息录入模块(9)用于记录和存储患者的身份信息及鼻咽样本检测信息；所述拭子准备工位(4)用于剥离拭子(101)外侧的包装袋；所述采样机械臂(2)的执行末端设有采样工具(1)，所述采样工具(1)用于拭子(101)的拾取和释放；所述隔离套安装工位(3)用于在采样工具(1)的外侧安装隔离套；所述采样窗口模块(8)用于采样机械臂(2)对受试者进行鼻咽拭子样本采集；所述拭子掰断装瓶工位(5)用于将已采样的拭子(101)装入试管后掰断；所述试管转运工位(6)用于空置或装有鼻咽拭子样本的试管的转运；所述隔离套拆卸工位(7)用于拆卸采样工具(1)外侧的隔离套。2.根据权利要求1所述的模块化鼻口咽拭子采样机器人，其特征在于，所述采样工具(1)包括外壳(105)及设置所述外壳(105)内的拭子夹持装置(102)、采样力控装置(103)、气动夹爪Ⅰ(104)及转接件Ⅰ(107)，其中转接件Ⅰ(107)与所述采样机械臂(2)连接；所述转接件Ⅰ(107)上设置采样力控装置(103)、气动夹爪Ⅰ(104)及口腔识别相机(106)，口腔识别相机(106)位于外壳(105)的外侧；所述拭子夹持装置(102)包括右侧开合件(1021)、左侧开合件(1022)及两个夹头(1023)，其中右侧开合件(1021)和左侧开合件(1022)通过铰接轴铰接在所述采样力控装置(103)的两侧，所述铰接轴上套设有复位弹簧(1038)，所述右侧开合件(1021)和左侧开合件(1022)在复位弹簧(1038)的弹力作用下处于闭合状态；两个夹头(1023)连接在气动夹爪Ⅰ(104)的输出端，并且分别位于右侧开合件(1021)和左侧开合件(1022)的外侧；所述气动夹爪Ⅰ(104)驱动两个夹头(1023)闭合，进而两个夹头(1023)推动右侧开合件(1021)和左侧开合件(1022)张开。3.根据权利要求2所述的模块化鼻口咽拭子采样机器人，其特征在于，所述采样力控装置(103)包括前盖(1031)、外层滑动件(1032)、力传感器(1033)、中间支撑件(1034)、套筒(1035)、弹簧(1036)及支撑件Ⅰ(1037)，其中支撑件Ⅰ(1037)与所述转接件Ⅰ107连接，力传感器(1033)的一端与支撑件Ⅰ(1037)连接，另一端与中间支撑件(1034)连接；所述中间支撑件(1034)为中空结构，该腔体内容置有套筒(1035)和弹簧(1036)；所述外层滑动件(1032)可沿轴向滑动地套设于所述中间支撑件(1034)的外侧；所述前盖(1031)设置于所述外层滑动件(1032)的端部，并且与所述弹簧(1036)抵接；所述外层滑动件(1032)通过前盖(1031)和所述中间支撑件(1034)上设有的轴肩轴向限位；所述铰接轴设置于所述外层滑动件(1032)的底部。4.根据权利要求1所述的模块化鼻口咽拭子采样机器人，其特征在于，所述采样机械臂(2)包括底盘(201)、立柱(202)、机械臂前端法兰(203)、机械臂底座法兰(204)、六自由度机械臂(205)、升降立柱(206)、RGB-D相机(207)及广角相机(208)，其中底盘(201)与所述操作平台滑动连接，立柱(202)的下端与底盘(201)连接，上端设有机械臂底座法兰(204)；六自由度机械臂(205)设置于机械臂底座法兰(204)上，并且执行末端设有机械臂前端法兰(203)，所述采样工具(1)设置于机械臂前端法兰(203)上；升降立柱(206)设置于立柱(202)上，RGB-D相机(207)和广角相机(208)设置于升降立柱(206)顶端。5.根据权利要求1所述的模块化鼻口咽拭子采样机器人，其特征在于，所述隔离套安装
工位(3)包括安装框架(301)、隔离套卡扣(302)、卡扣盒(303)、活动底板(304)、顶升气缸(305)及卡扣释放机构，其中安装框架(301)上沿周向设有多个卡扣盒(303)，各卡扣盒(303)内均设置有卡扣释放机构及位于卡扣释放机构上方的多个隔离套卡扣(302)；所述活动底板(304)设置与所述卡扣盒(303)的下方，并且与所述卡扣释放机构连接；所述顶升气缸(305)设置于安装框架(301)上，并且输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，于涛，武文杰，周圆圆，李时悦，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：