核酸检查是呼吸道传染病毒的检测手段之一,而咽拭子采样是诊断病毒最主要的采样方法。为了更好的满足采样需求,绳驱咽拭子机器人通常安装在机械臂(例如UR机械臂)末端。首先,UR机械臂通过较大幅度的运动将绳驱咽拭子机器人定位到被检测人员面部前。然后,绳驱咽拭子机器人完成对口腔咽喉部位的灵巧抵近及样本采集。
绳驱咽拭子机器人的结构包括同轴绳驱机械臂和驱动系统,如图所示。同轴绳驱机械臂以同心管机构和绳驱机构为基础,由2个绳驱机构嵌套而成。绳驱关节采用球型关节。驱动系统依据同轴绳驱机械臂的结构设计,其包括外层移动式驱动模组和内层移动式驱动模组。在采样过程中,外层移动式驱动模组和内层移动式驱动模组驱动同轴绳驱机械臂和拭子进入口腔。外/内层移动式驱动模组通过控制绳索驱动外/内层绳驱机构在口腔中弯曲运动。
本产品:
(1)在思维模式方面,采用同心管机构和绳驱机构相结合、外层绳驱机构和内层绳驱机构相配合的思维模式,同智能化、实用化思想相融合,提出并研制了一种基于同轴绳驱机构的绳驱咽拭子机器人,相比于传统绳驱机器人具有进退灵巧、负载能力高的特点。
(2)在技术研发方面,采用内外绳驱机构配合布局、多传感器融合技术,结合轨迹规划研究方法、搭建系统仿真和实验系统,有效证实了其技术研发的合理性和实用性,为医学采样领域的发展带来便利。
(3)在管理方法方面,提出基于多传感器融合的采样力柔顺控制方法和基于双圆弧拟合算法的逆运动学求解及轨迹规划方法,实现了绳驱咽拭子机器人口腔采样时的力感知和力控制,同时提高了机器人的末端控制精度。
(4)在环境适应方面,采用绳驱式机器人优化原理,提出同轴绳驱机械臂和驱动系统的精密结构优化,基于多传感器融合的力柔顺控制,具有很强的环境适应能力,解决了绳驱机器人在狭小口腔工作时灵巧性和负载能力不足的问题,实现了对采样部位的灵巧抵近及样本采集。