[發(fā)明專利]一種面向核酸采樣的主從式機(jī)器人系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210177385.3
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN114505839B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫克;吉愛(ài)紅;呂文奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J3/00
• 分類號(hào): B25J3/00;B25J9/16;A61B10/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種面向核酸采樣的主從式機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述主從式機(jī)器人系統(tǒng)包括主端和從端：

所述從端包括x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂，所述x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂的末端裝有用于固定棉簽的夾爪（9）及用于獲取圖像的攝像頭模塊（8）；

所述主端包括GeomagicTouch力反饋設(shè)備和中控電腦，所述GeomagicTouch力反饋設(shè)備和所述x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂均連接于所述中控電腦，所述中控電腦用于采集所述Geomagic?Touch力反饋設(shè)備接受到的操作者輸入的控制信號(hào)，對(duì)控制信號(hào)處理并發(fā)送給x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂，同時(shí)所述中控電腦還用于顯示從攝像頭模塊（8）回傳的圖像；

所述控制信號(hào)為操作者操作所述GeomagicTouch力反饋設(shè)備時(shí)，GeomagicTouch力反饋設(shè)備產(chǎn)生的，所述控制信號(hào)包括GeomagicTouch力反饋設(shè)備的關(guān)節(jié)速度，角度，末端位移，所述控制信號(hào)的處理方法包括采用關(guān)節(jié)空間-關(guān)節(jié)空間的增量式映射方法以及操作空間-操作空間的增量式映射方法，對(duì)所述x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂進(jìn)行控制；

所述關(guān)節(jié)空間-關(guān)節(jié)空間的增量式映射方法具體是：每0.1秒獲取一次Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的關(guān)節(jié)角信息，并與上一個(gè)0.1秒的關(guān)節(jié)角信息做差，再采用公式（1）的映射方法得到x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角變化量，從而控制x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)：

Δθs=kΔθm????????????????????????（1）

其中，θm表示Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的關(guān)節(jié)角信息；Δθm表示Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的關(guān)節(jié)角信息的變化量，即每0.1秒的增量，Δθs表示x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角變化量；k為比例系數(shù)；

所述操作空間-操作空間的增量式映射方式具體是：每0.1秒獲取一次Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的末端位姿矩陣，并與上一個(gè)0.1秒的末端位姿矩陣做差，再采用公式（2）的映射方法得到x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的末端位姿的變化量矩陣，再通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求解x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角變化量，從而控制x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)：

ΔDs=kΔDm；??????????????????????????（2）

其中，Dm表示Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的末端位姿矩陣；ΔDm表示Geomagic?Touch力反饋設(shè)備的末端位姿的變化量矩陣，即每0.1秒的增量；ΔDs表示x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂對(duì)應(yīng)的末端位姿的變化量矩陣；k為比例系數(shù)；

所述x-mate七軸協(xié)作機(jī)械臂包括機(jī)械臂第一關(guān)節(jié)（1）、機(jī)械臂第二關(guān)節(jié)（2）、機(jī)械臂第三關(guān)節(jié)（3）、機(jī)械臂第四關(guān)節(jié)（4）、機(jī)械臂第五關(guān)節(jié)（5）、機(jī)械臂第六關(guān)節(jié)（6）、機(jī)械臂第七關(guān)節(jié)（7）；

所述GeomagicTouch力反饋設(shè)備包括Touch第一關(guān)節(jié)（18）、Touch第二關(guān)節(jié)（11）、Touch第三關(guān)節(jié)（12）、Touch第四關(guān)節(jié)（17）、Touch第五關(guān)節(jié)（16）、Touch第六關(guān)節(jié)（15），所述中控電腦采集所述Touch第一關(guān)節(jié)（18）、Touch第二關(guān)節(jié)（11）、Touch第三關(guān)節(jié)（12）、Touch第四關(guān)節(jié)（17）、Touch第五關(guān)節(jié)（16）、Touch第六關(guān)節(jié)（15）產(chǎn)生的控制信號(hào)；

所述中控電腦通過(guò)操作空間-操作空間的增量式映射方法處理所述Touch第一關(guān)節(jié)（18）、Touch第二關(guān)節(jié)（11）、Touch第三關(guān)節(jié)（12）、Touch第四關(guān)節(jié)（17）產(chǎn)生的控制信號(hào)，從而對(duì)所述機(jī)械臂第一關(guān)節(jié)（1）、機(jī)械臂第二關(guān)節(jié)（2）、機(jī)械臂第三關(guān)節(jié)（3）、機(jī)械臂第四關(guān)節(jié)（4）、機(jī)械臂第五關(guān)節(jié)（5）進(jìn)行控制。

2.如權(quán)利要求1所述的一種面向核酸采樣的主從式機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述中控電腦通過(guò)關(guān)節(jié)空間-關(guān)節(jié)空間的增量式映射方法處理所述Touch第六關(guān)節(jié)（15）、Touch第五關(guān)節(jié)（16）產(chǎn)生的控制信號(hào)，從而控制所述機(jī)械臂第六關(guān)節(jié)（6）和機(jī)械臂第七關(guān)節(jié)（7）進(jìn)行采樣。