一种咽拭子采样机器人制造技术

本申请涉及咽拭子采样技术领域，公开了一种咽拭子采样机器人，包括底座和设置在底座上方的三维平移驱动装置、并联装置和咽拭子保持架；所述并联装置包括定平台、动平台和并联机构，所述定平台设于所述三维平移驱动装置，所述并联机构包括设于所述定平台的驱动装置和六条支链，所述支链包括依次设置的花键轴、虎克铰、支柱、球铰，所述驱动装置连接并驱动所述花键轴往复运动，所述球铰连接所述动平台；所述咽拭子保持架固定于所述动平台，所述咽拭子保持架用于固定咽拭子。本申请的咽拭子采样机器人，在稳定性、安全性以及可行性的方面上具有突出的优势，各部分动作协调，同步性好，空中姿态调节灵活，运行稳定且无累积误差。运行稳定且无累积误差。运行稳定且无累积误差。

【技术实现步骤摘要】
一种咽拭子采样机器人


[0001]本专利技术属于咽拭子采样
，尤其涉及一种咽拭子采样机器人。

技术介绍

[0002]近年来，机器人辅助系统在医疗领域被广泛应用，目前，在医疗领域的研究中机器人主要应用于外科手术、康复、护理和服务等方面。而新冠肺炎疫情具有高传染性，在进行核酸检测时，一般由医护人员手部穿戴医用手套，使用拭子棉签从人体的咽喉部蘸取分泌物进行检测，医护人员暴露于被感染的风险中。
[0003]利用机器人辅助进行咽拭子采样的研究掀起一番热潮，但是，对于咽拭子采样机器人的研究，国内外大多集中于串联型机器人，即采用多轴机械臂或直角坐标型机器人进行采样，该种结构存在结构刚性差、位置精度低等缺点，突进大，运动不灵活，不利于狭小采样空间内使用，导致末端执行器不能及时适应被采集者。尤其是在拭子向前进给伸入被采集人的咽喉部时，进给的速度较快和行程突变导致位置精度低，从而容易戳伤被采集人的问题较为凸出。而与串联机械手相比，并联机械手又具有工作空间有限和奇异行为复杂等缺点，产生采集效率较低的问题。
[0004]由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种咽拭子采样机器人，以解决上述技术问题的至少一个技术问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供了一种咽拭子采样机器人，包括底座和设置在底座上方的三维平移驱动装置、并联装置和咽拭子保持架；
[0008]所述并联装置包括定平台、动平台和并联机构，所述定平台设于所述三维平移驱动装置，所述并联机构包括设于所述定平台的驱动装置和六条支链，所述支链包括依次设置的花键轴、虎克铰、支柱、球铰，所述驱动装置连接并驱动所述花键轴往复运动，所述球铰连接所述动平台；
[0009]所述咽拭子保持架固定于所述动平台，所述咽拭子保持架用于固定咽拭子。
[0010]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述并联机构还包括驱动装置，所述驱动装置包括第一驱动件、连接所述第一驱动件的滚珠丝杠，所述花键轴通过导向螺母与所述滚珠丝杠连接。
[0011]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述定平台设有导向套筒，所述花键轴内侧套设于所述滚珠丝杠，所述花键轴外侧套设于所述导向套筒，所述滚珠丝杠驱动所述花键轴沿导向套筒进行往复直线运动。
[0012]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，还包括插入装置，所述插入装置包括安装于所述动平台的箱体、设于所述箱体内的进给机构，所述进给机构能够夹
持且带动所述咽拭子保持架进行往复运动。
[0013]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述进给机构包括第二驱动件和摩擦轮机构，所述第二驱动件安装于所述箱体，所述摩擦轮机构包括第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮连接所述第二驱动件，所述第一摩擦轮和第二摩擦轮之间夹持所述咽拭子保持架。
[0014]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述进给机构还包括传动齿轮机构，所述传动齿轮机构包括主动齿轮、从动齿轮、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过联轴器连接所述第二驱动件的输出轴，所述主动齿轮和所述第一摩擦轮设于所述第一传动轴，所述第二摩擦轮和所述从动齿轮设于所述第二传动轴，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮能够带动所述第二传动轴和所述第二摩擦轮转动。
[0015]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述三维平移驱动装置包括X向平移驱动装置、Y向平移驱动装置以及Z向升降驱动装置，所述 Y向平移驱动装置设于所述底座，所述并联装置设于所述X向平移驱动装置，所述X向驱动装置用于带动所述并联装置沿X轴方向作往复直线运动，所述Z 向升降驱动装置用于带动所述X向平移驱动装置和并联装置一起沿Z轴方向作往复升降运动，所述Y向平移驱动装置用于带动所述Z向升降驱动装置、X向平移驱动装置和并联装置一起沿Y轴方向作往复直线运动。
[0016]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述Y向平移驱动装置包括设于所述底座且沿Y轴方向延伸的导轨以及沿所述导轨移动的Y向平移机构，所述Y向平移机构包括Y向驱动件、Y向齿轮齿条传动件以及安装所述Y向驱动件和Y向齿轮齿条传动件的Y向滑块，所述Y向滑块能够沿所述导轨移动。
[0017]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述Z向升降驱动装置包括沿Z轴方向延伸的支撑架以及带动所述X向平移驱动装置沿支撑架升降的Z向升降机构，所述Z向升降机构包括Z向驱动件和Z向齿轮齿条传动件以及安装所述Z向驱动件和Z向齿轮齿条传动件的Z向滑块，所述Z向滑块能够沿所述支撑架升降。
[0018]作为本专利技术的一种咽拭子采样机器人优选的实施方式，所述X向平移驱动装置包括设于所述Z向滑块的横梁和沿所述横梁往复移动的X向移动机构，所述X向移动机构包括X向驱动件、连接所述X向驱动件的带传动件，所述定平台设于所述带传动件，所述带传动件能够带动定平台沿X向往复移动。
[0019]由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的有益效果为：
[0020]1.采用本专利技术的咽拭子采样机器人进行拭子采样的工作，相较于人工采集的方式，既能够减小医务工作者受感染的风险，同时能够提高检测的效率和质量，在大规模拭子采集的工作中，能够产生重要的作用。本专利技术的咽拭子采样机器人采用串联机构和并联机构结合使用的机械手，整体结构简单，布局紧凑合理。三维平移驱动装置带动并联装置的移动形成三个自由度，并联装置的伸缩、摆动构成六个自由度，因此，本专利技术的采样机器人具有九个自由度，能够满足各种复杂动作执行的需要。其中，串联平移驱动装置运动行程大，有利于根据采集人的头部位置进行机器人执行机构大范围的姿态调整，确定初步位置后，利用并联机构执行精度高、空中姿态调节灵活的特点，对执行机构在狭小的口腔内进行局部位置、角度的调整，使之能够适应被采集人的咽喉部，尤其是能够避免在咽拭子插入方向的机构突进而损伤被采样人的咽喉部，提升咽拭子采集过程中的体验感。并联装置包括定
平台、动平台和并联机构，其中并联机构的支链采用花键轴连接驱动装置的驱动方式，花键轴相较于导轨滑块等运动件的方式，结构简易更加紧凑，有利于整机的小型化。且本专利技术在稳定性、安全性以及可行性的方面上具有突出的优势，各部分动作协调，同步性好，空中姿态调节灵活，运行稳定且无累积误差。
[0021]2、本专利技术的咽拭子采样机器人，通过第一驱动件连接滚珠丝杠将回转运动转化为直线运动，从而驱动花键轴运动，滚珠丝杠具有高精度、高效率的特点，有利于保证并联机构的运动精度。
[0022]进一步的，通过在定平台设置导向套筒，花键轴能够沿导向套筒做往复直线运动，避免花键轴相对于定平台的不规则转动，影响并联装置的精度。
[0023]3、本专利技术的咽拭子采样机器人，还包括插入装置，利用插入装置完成咽拭子的进给动作。由于并联装置姿态调整耗时较长，如果抽出的动作同样需要并联装置完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种咽拭子采样机器人，其特征在于，包括底座和设置在底座上方的三维平移驱动装置、并联装置和咽拭子保持架；所述并联装置包括定平台、动平台和并联机构，所述定平台设于所述三维平移驱动装置，所述并联机构包括设于所述定平台的驱动装置和六条支链，所述支链包括依次设置的花键轴、虎克铰、支柱、球铰，所述驱动装置连接并驱动所述花键轴往复运动，所述球铰连接所述动平台；所述咽拭子保持架固定于所述动平台，所述咽拭子保持架用于固定咽拭子。2.根据权利要求1所述的一种咽拭子采样机器人，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动件、连接所述第一驱动件的滚珠丝杠，所述花键轴通过导向螺母与所述滚珠丝杠连接。3.根据权利要求2所述的一种咽拭子采样机器人，其特征在于，所述定平台设有导向套筒，所述花键轴内侧套设于所述滚珠丝杠，所述花键轴外侧套设于所述导向套筒，所述滚珠丝杠驱动所述花键轴沿导向套筒进行往复直线运动。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种咽拭子采样机器人，其特征在于，还包括插入装置，所述插入装置包括安装于所述动平台的箱体、设于所述箱体内的进给机构，所述进给机构能够夹持且带动所述咽拭子保持架进行往复运动。5.根据权利要求4所述的一种咽拭子采样机器人，其特征在于，所述进给机构包括第二驱动件和摩擦轮机构，所述第二驱动件安装于所述箱体，所述摩擦轮机构包括第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮连接所述第二驱动件，所述第一摩擦轮和第二摩擦轮之间夹持所述咽拭子保持架。6.根据权利要求5所述的一种咽拭子采样机器人，其特征在于，所述进给机构还包括传动齿轮机构，所述传动齿轮机构包括主动齿轮、从动齿轮、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过联轴器连接所述第二驱动件的输出轴，所述主动齿轮和所述第一摩擦轮设于所述第一传动轴，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田和强，田斌，孟德宝，安金昌，庞博，马洪强，刘军强，宋超，张明辉，石侃，张海强，陈修龙，姚燕安，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：