[发明专利]一种核酸检测的咽拭子采样机器人及其采样方法

权利要求书

1.一种核酸检测的咽拭子采样机器人，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上侧的四个边角处均设置有驱动件，且所述基座(1)上侧的中部固定安装有托板(2)，所述托板(2)的下侧固定安装有主控箱(21)，且所述托板(2)的上侧固定安装有平台(3)，所述平台(3)的顶部嵌入并转动连接有圆盘(4)，且所述平台(3)的底部固定安装有第五电机(16)，所述第五电机(16)的输出轴贯穿平台(3)并与圆盘(4)相固定，所述圆盘(4)的顶部设置有机械臂，所述机械臂远离圆盘(4)的一端设置有夹持件，所述机械臂的外侧且靠近夹持件底部的位置固定安装有深度相机(20)；

所述主控箱(21)的内部固定安装有主控板，所述主控板上依次安装有电源模块、NFC信息录入模块、摄像头模块、电机驱动模块、5G及WiFi通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述机械臂包括自下而上依次铰接的第一支架(5)、第二支架(6)和第三支架(7)，所述第一支架(5)与圆盘(4)铰接，所述圆盘(4)的顶部且位于第一支架(5)内侧的位置固定安装有第一电机(8)，所述第一电机(8)的输出轴与第一支架(5)相固定，所述第一支架(5)顶部的内侧固定安装有第二电机(9)，所述第二电机(9)的输出轴与第二支架(6)相固定，所述第二支架(6)顶部的内侧固定安装有第三电机(10)，所述第三电机(10)的输出轴与第三支架(7)相固定。

3.根据权利要求2所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述深度相机(20)固定安装于第三支架(7)的外侧，且所述深度相机(20)与主控板电性连接，所述主控板为SMT32控制板。

4.根据权利要求3所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述夹持件包括对齐设置的第一转盘(17)和第二转盘(18)，所述第一转盘(17)和第二转盘(18)的外边缘均固定连接有夹块(15)，沿着所述第一转盘(17)和第二转盘(18)的外边缘均一体成型地设置有一组凸齿(19)，两组所述凸齿(19)之间啮合连接，所述第三支架(7)的顶部且远离第一转盘(17)的一侧固定安装有第六电机(11)，所述第六电机(11)的输出轴贯穿第三支架(7)并与第一转盘(17)相固定，所述第二转盘(18)与第三支架(7)转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述驱动件包括支座(12)、第四电机(13)和滚轮(14)，所述支座(12)与基座(1)相固定，所述第四电机(13)和滚轮(14)分别位于支座(12)的两侧，且所述第四电机(13)与支座(12)相固定，所述第四电机(13)的输出轴贯穿支座(12)并与滚轮(14)相固定。

6.根据权利要求1所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述摄像头模块的摄像头延伸至主控箱(21)的外部并固定安装于托板(2)的上侧，所述摄像头模块的摄像头与深度相机(20)位于同一侧。

7.根据权利要求5所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述第一电机(8)、第二电机(9)、第三电机(10)、第六电机(11)、第四电机(13)和第五电机(16)均为直流编码器电机，且分别与电机驱动模块电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种核酸检测的咽拭子采样机器人，其特征在于：所述电源模块为7.2V/5AH的锂电池组。

9.根据权利要求1-8任一项核酸检测的咽拭子采样机器人的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过NFC信息录入模块录入被检测人员的身份信息，并通过摄像头模块核对被检测人员的身份信息；

步骤2：咽拭子采样准备，通过利用机器人的夹持件来夹取纯净的棉签；

步骤3：通过控制机械臂来对深度相机(20)的位置进行调节，使得深度相机(20)对准患者的口腔，通过利用深度相机(20)来扫描患者的口腔环境，以获取口腔点云数据，构建口腔三维场景，从而完成患者口腔场景建模；

步骤4：对构建的口腔场景采用POINTNET++网络进行分割，获取口腔各个器官的分割图，并对分割图进行定位，获得扁桃体的空间位置坐标，并作为采样期望坐标；

步骤5：基于采样期望坐标，利用A*启发式搜索算法进行机械臂的路径规划并得到运动轨迹；

步骤6：利用获得的运动轨迹，控制机器人的机械臂达到采样期望坐标进行采样。