一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，是一种重量较轻，易于制造、安装和使用的，适用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器。该机构主要包括机械臂基座，转接、支撑和夹持机构，拍背排痰执行机构，听诊器夹持传动机构。工作时，首先通过外部指令给出患者背部的位置，并控制机械臂靠近患者背部。当达到工作位置附近时，控制听诊器向前伸出，对患者背部需拍击处进行听诊，当确定需要辅助拍背排痰时，控制听诊器退回初始位置，切换控制拍背排痰执行机构运动到相应位置，对患者的背部进行辅助拍背排痰。完成动作后，回到初始位置，等待下一次运行指令。外部指令既可以来自于控制的算法，也可以来自于外部终端的人工指令。该发明专利技术能够填补该应用领域的空白，减轻医护人员的护理压力，减少人工辅助拍背排痰过程中的交叉感染风险等。拍背排痰过程中的交叉感染风险等。拍背排痰过程中的交叉感染风险等。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器


[0001]本专利技术涉及机器人
，是一种重量较轻，易于制造、安装和使用的，适用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器。

技术介绍

[0002]我国ICU护理领域有相当一部分患者需要定期进行排痰。目前人工进行拍背排痰护理作业时，主要采用人工听诊的方式确定拍击位置，并使用手持式振动排痰器进行工作。但是，人工听诊准确度较高但效率低下，手持式排痰器振动较大，难以长时间使用，整个工作过程中医护人员劳动强度大、劳动重复性高。除此之外，近距离接触还易导致医患交叉感染等风险。
[0003]为减轻医护人员的负担，可以引入智能机器人代替人工完成该类工作，通过设计相应的传动装置对听诊器的运动进行控制，实现自动听诊；通过设计相应的执行机构，代替人工实现对相应位置的拍背排痰护理功能。
[0004]对听诊而言，电子听诊器与一般人工医用听诊器相比具有明显不同的特征，包括保护与听诊头相连的末端数据线的保护壳和漆包线等，这使得电子听诊器更为笨重，故而必须为其设计专门的夹持和传动机构予以控制。对辅助拍背排痰过程而言，适用于人体背部的拍背排痰装置需要柔软的末端，以及相对稳定的工作过程，防止对患者造成伤害。本专利技术通过对电子听诊器和拍背排痰辅助执行机构的特征进行分析，综合考虑实际使用过程中可能遇见的各种问题，设计了一种适用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计了电子听诊器夹持传动装置，实现对电子听诊器的运动控制，设计了相应的执行机构，实现对患者的辅助拍背排痰护理，共同构成一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器。该装置重量较轻，结构简单，工作范围广，易于制造和安装，能够有效解决上述
技术介绍
中所提到的痛点问题。
[0006]一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器，其特征在于：机械臂基座，转接、支撑和夹持机构，拍背排痰执行机构，听诊器夹持传动机构。
[0007]所述听诊器夹持传动机构由夹具、传动机构、辅助支撑机构和被动柔顺机构组成。其中，夹具通过过盈配合实现听诊器紧固；传动机构由电动推杆实现；被动柔顺机构由弹簧组实现；辅助支撑机构以套筒导轨的形式实现，包覆推杆安装。
[0008]所述执行机构以电动拍击器为主要工作部件。以直接与转接法兰相连的方盒型支撑法兰为主要的结构，采用变径管夹具将电动拍击器固定在支撑法兰的中心轴位置。在支撑法兰上，围绕电动拍击器夹具，沿支撑法兰的对角线均匀布置四个减振器。支撑法兰采取镂空设计，在保证结构强度和扩展性的前提下降低了整体质量。
[0009]优选的，对于一般的转接和支撑部件，使用3D打印树脂材料，被动柔顺机构采用了具有较大刚度的弹簧钢，对于辅助支撑机构，使用3D打印尼龙材料，更耐磨，适合导轨往复
运动。
[0010]本专利技术将多种结构应用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器，具有原理简单，整体结构紧凑，设计美观，安装方便，使用简单等优点。
附图说明
[0011]图1为本专利技术中整体机构示意图，图2为支撑法兰内部结构图。
[0012]图3为听诊器夹持机构运行至末端时的示意图。
[0013]图中，1
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拍背排痰终端夹具、2
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夹具支撑盒、3
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电子听诊器、4
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拍背排痰终端、5
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机械臂转接法兰、6
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电动推杆固定支架、7
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电动推杆、8
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听诊器夹具移动导轨、9
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电动推杆外部夹具、10
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缓冲弹簧、11
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听诊器夹具、12
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阻尼减振器。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]本专利技术提供一种技术方案：一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器，包括1
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拍背排痰终端夹具、2
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夹具支撑盒、3
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电子听诊器、4
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拍背排痰终端、5
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机械臂转接法兰、6
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电动推杆固定支架、7
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电动推杆、8
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听诊器夹具移动导轨、9
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电动推杆外部夹具、10
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缓冲弹簧、11
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听诊器夹具、12
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阻尼减振器等。
[0016]装置运行过程：工作时，由控制端向机构给出指令，控制机械臂靠近患者背部，然后控制听诊器向前伸出，对患者背部进行听诊，贴合时，被动柔顺机构发挥作用，根据受力情况调整电子听诊器的听诊面，使其与相应部位的皮肤紧密贴合，进行听诊。听诊完成后，控制听诊器退回初始位置，控制拍背排痰执行机构运动到听诊器听诊的部位，对患者的背部进行辅助拍背排痰，完成动作后，再次控制听诊器听诊同一部位，确认排痰效果。完成所有动作后，所有机构回到初始位置，等待下一次运行。
[0017]听诊器夹持控制机构采用电动推杆控制，为了方便实用，该部分整体在机械臂转接的外侧，通过转接法兰延伸的侧向安装平面，实现侧面装载，在该平面上预留三个固定孔，使用三角排布的三个螺栓完全固定电动推杆，使其工作时能够始终保持水平位置。采用方盒型支撑法兰内嵌套筒的方式固定用于执行拍背排痰任务的电动机，并在套筒外部沿对角线均布四个同样的减振装置。方盒型支撑法兰有助于提高末端的扩展性，便于后续安装其他类型的辅件，均布对称的减振装置可以提供各方向上均匀的减振效果。
[0018]本专利技术所提出的解决方案通过设计，完成了两个方面的具体工作：第一，提供了一种适用于电子听诊器的夹持和传动机构，该机构通过套筒过盈配合实现有效夹持，通过电动推杆实现工进，通过被动柔顺机构实现末端细微姿态控制，并设计了辅助支撑机构，有效克服了因末端负载产生的剪切力。第二，设计了一种能够用于拍背排痰护理的机构，并通过相应的转接和支撑机构设计，实现了对有排痰需求的患者的平稳拍背排痰操作，并设计了专门的阻尼减震机构，该机构能有效抵抗运行过程中出现的振动现象。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于拍背排痰护理的一体化机械臂末端执行器，其特征在于：机械臂基座，转接、支撑和夹持机构，拍背排痰执行机构，听诊器夹持传动机构。2.如权利要求1所述的转接机构通过设计，采用圆盘形转接法兰和方盒型支撑法兰，将拍背排痰执行机构固定在机械臂基座上，形成基本工作结构。3.如权利要求1所述的支撑夹持机构为多个结构复合体。机构外部为主结构，即方盒型支撑法兰。该结构在保证相应强度的情况下采用镂空设计充分降低了重量，并在各个方向上充分保留了用于后续可能的外部零件安装使用的板面。中央为拍背排痰执行机构的夹持具，为一紧贴夹持部位的变径管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，李荣博，谭亦枭，潘越，陈殿生，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：