一种拔针机器人及其拔针方法与流程

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种拔针机器人及其拔针方法。

背景技术：

针灸是针法和灸法的总称，其中的针法是一种通过针具刺入穴位以达到疏通经络治疗疾病的手段。

目前，针法治疗全过程，包括拔针环节，基本全是人工在操作，对操作人员专业技能要求较高。而随着机器人应用技术的发展，相关技术人员对机器人在针法治疗过程中的应用进行了理论研究，并有了初步的实践探索。

基于针法治疗发展的需要，有必要开发一款自动拔针的机器人，以对针法治疗中相对风险较低的拔针环节实现自动化操作，并为机器人在针法治疗全过程中的应用提供实践探索经验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种拔针机器人及其拔针方法，不仅可以适用于针法治疗中的拔针环节，而且可以为机器人在针法治疗全过程中的应用提供实践探索经验。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种拔针机器人，包括：直线电动滑台组件、水平转动组件、视觉测量组件、竖向转动组件及夹持组件；

所述直线电动滑台组件上连接有所述水平转动组件，所述水平转动组件包括第一驱动模块及与所述第一驱动模块连接的第一转动模块；

所述视觉测量组件水平悬置连接于所述转动模块上；

所述竖向转动组件包括第二驱动模块及与所述第二驱动模块连接的第二转动模块，所述第二转动模块与第一转动模块下端连接，在所述第二转动模块上连接有所述夹持组件，且所述夹持组件对应位于所述视觉测量组件下方。

可选地，所述夹持组件包括第一支撑板及第二支撑板，所述第一支撑板上安装有相互啮合的第一齿轮及第二齿轮，所述第一齿轮连接有第一夹持爪，所述第二齿轮连接有第二夹持爪，所述第一夹持爪及第二夹持爪相对设置；

所述二支撑板上设有夹持驱动电机，所述夹持驱动电机的输出轴与所述第一齿轮连接。

可选地，在所述第一支撑板上、且位与第一齿轮、第二齿轮、第一夹持爪及第二夹持爪围设的空间内设置有第一连接杆与第二连接杆，所述第一连接杆及第二连接杆对称设置，所述第一连接杆一端铰接于所述第一支撑板上，所述第一连接杆第二端连接于所述第一夹持爪的根部，所述第二连接杆一端铰接于所述第一支撑板上，所述第二连接杆第二端连接于所述第二夹持爪的根部。

可选地，所述第一夹持爪及第二夹持爪的夹持面分别设有磨砂柔性衬垫。

可选地，所述第一驱动模块包括第一驱动电机、电机座上壳及电机座下壳，所述电机座上壳上设有与电机轴相对应的第一通孔，在所述第一通孔周围设有第一螺纹孔，所述第一驱动电机通过所述第一螺纹孔安装于所述电机座上壳上，所述电机座上壳侧部还设有第一连接座，所述第一连接座用于将水平转动组件连接于直线电动滑台组件上；

所述电机座下壳设有与所述第一通孔对应的第二通孔，第二通孔中设有轴承及与轴承转动连接的第一转动套管，所述第一转动套管一端套接于电机轴上，所述电机座下壳上还设有与所述第一连接座配合连接的第二连接座，所述第二连接座为中空通道结构；

所述第一转动模块包括支撑连接座，所述支撑连接座上端设有连接轴，所述连接轴套接于所述第一转动套管另一端上；

所述支撑连接座下端还设有第一连接部；

所述第二驱动模块包括第二驱动电机及电机座左壳及电机座右壳，所述第二驱动电机水平设置，所述电机座左壳上设有与第二驱动电机的电机轴相对应的第三通孔，在所述第三通孔周围设有第二螺纹孔，所述第二驱动电机通过所述第二螺纹孔安装于所述电机座左壳上，所述电机座左壳上端还设有第三连接座；

所述第二转动模块包括第二转动套管，所述电机座右壳上端设有第四连接座，所述电机座右壳上，位于水平轴方向还设有与所述第三通孔对应的第四通孔，在电机座左壳与电机座右壳形成的空间内、与所述第三通孔及第四通孔的位置对应处分别设有第一支撑连接座及第二支撑连接座，所述第一支撑连接座及第二支撑连接座上设有轴承，所述第一支撑连接座上设有与所述第三通孔对应的第五通孔，所述第一支撑连接座及第二支撑连接座间设有与所述轴承连接的第二转动套管，所述第二驱动电机的电机轴依次穿过所述第三通孔及第五通孔，与所述第二转动套管、位于第一支撑连接座的一端套接；

所述电机左壳与电机座右壳通过所述第三连接座与第四连接座固定连接于所述支撑连接座的下端。

可选地，所述第三连接座及第四连接座为中空通道结构。

可选地，所述第二转动套管外周上固定连接有连接臂，所述第二驱动模块通过所述连接臂与所述夹持组件的第二支撑板固定连接。

可选地，所述视觉测量组件包括加强肋悬臂及视觉测量模块，所述加强肋悬臂固定连接于所述支撑连接座侧部，在所述加强肋悬臂的自由端上设有所述视觉测量模块，所述视觉测量模块用于采集待拔针具所处的位置坐标。

第二方面，本实施例还提供一种拔针机器人的拔针方法，包括步骤：

将拔针器通过第一连接座连接于可实现水平及竖向移动的工作架上；

接收用户对拔针机器人控制系统及工作架驱动系统的参数设置，所述参数包括：工作架驱动端口、拔针器的水平转动组件、视觉测量组件、竖向转动组件及夹持组件的驱动端口；

接收用户输入的控制指令；

通过视觉测量组件的驱动端口驱动视觉测量组件检测并测量获取针具所处的位置坐标；

视觉测量组件将获取的针具所处的位置坐标发送至控制系统或上位机；

控制系统或上位机基于获取的针具的位置坐标，驱动控制各组件配合以完成针具的拔取。

本发明实施例一种拔针机器人及其拔针方法，包括：直线电动滑台组件、水平转动组件、视觉测量组件、竖向转动组件及夹持组件，通过所述直线电动滑台组件用于实现拔针机器人的夹持组件在竖向及水平方向上移动，调整夹持组件对准待拔针具，通过水平转动组件调整与第一转动模块间接连接的夹持组件的与水平面间的水平夹持抓取角度，通过竖向转动组件调整夹持组件与待拔针具的竖直夹持抓取角度；通过视觉测量组件测量获取针具所处的空间的坐标位置，从而基于所述坐标位置引导上述各组件配合以拔取待拔针具。由此，本实施例的拔针机器人可以适用于针法治疗中的拔针环节，而且可以为机器人在针法治疗全过程中的应用提供实践探索经验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明拔针机器人一实施例在一角度下的结构示意图；

图2为图1中拔针机器人在另一角度下的结构示意图；

图3为本发明图1中拔针机器人的结构爆炸图；

图4为本发明夹持组件一实施例结构示意图；

图5为图3中电机座上壳一实施例结构示意图；

图6为图3中电机座下壳一实施例局部结构示意图；

图7为图3中电机座左壳一实施例结构示意图；

图8为图3中电机座右壳一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种拔针机器人及其拔针方法进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种拔针机器人，主要应用于针灸治疗的针法治疗过程中，对针具实现自动拔取。

图1为本发明拔针机器人一实施例在一角度下的结构示意图；图2为拔针机器人在另一角度下的结构示意图；图3为本发明图1中拔针机器人的结构爆炸图；

参看图1至图3所示，所述拔针机器人包括水平转动组件100、视觉测量组件200、竖向转动组件300及夹持组件400。

在具体应用时，可以将拔针器整体设置于具有水平及竖向滑动功能的电动导轨上，以实现拔针器在水平方向及竖直方向上的位置移动，具体实现夹取组件在水平及竖直方向上的位置移动。

本实施例中，拔针器本身可以包括有直线电动滑台组件(图中未示出)，以用于实现夹取组件在水平及竖直方向上的位置移动；其中，在直线电动滑台组件上连接有水平转动组件100，水平转动组件100包括第一驱动模块110及与所述第一驱动模块110连接的第一转动模块120。

具体地，直线电动滑台组件包括水平导轨架及滑台座，所述滑台座设于所述水平导轨架上，在所述滑台座中设有第一丝杠螺母，在所述丝杠螺母中穿设有第一丝杠，在第一丝杠一端连接有丝杠步进电机；在所述滑台上方设有电动举升机构，用于实现竖直方向上的升降。

视觉测量组件200水平悬置连接于第一转动模块上，用于测量获取针具所处的空间的坐标位置。

具体地，所述拔针机器人还包括控制系统，所述控制系统与直线电动滑台组件、水平转动组件100、视觉测量组件200、竖向转动组件300及夹持组件400分别电连接，其中，控制系统的作用包括：基于视觉测量组件测量获取的当前针具的坐标位置数据，控制上述各组件配合以拔取待拔针具。

竖向转动组件300包括第二驱动模块310及与第二驱动模块310连接的第二转动模块320，第二转动模块320与第一转动模块120下端连接，在第二转动模块320上连接有夹持组件400，且夹持组件400对应位于视觉测量组件200下方。

本发明实施例一种拔针机器人，包括：直线电动滑台组件、水平转动组件、视觉测量组件、竖向转动组件及夹持组件，通过所述直线电动滑台组件用于实现拔针机器人的夹持组件在竖向及水平方向上移动，调整夹持组件对准待拔针具，通过水平转动组件调整与第一转动模块间接连接的夹持组件的与水平面间的水平夹持抓取角度，通过竖向转动组件调整夹持组件与待拔针具的竖直夹持抓取角度；通过视觉测量组件测量获取针具所处的空间的坐标位置，基于所述坐标位置引导上述各组件配合以拔取待拔针具。由此，本实施例的拔针机器人可以适用于针法治疗中的拔针环节，而且可以为机器人在针法治疗全过程中的应用提供实践探索经验。

参看图3及图4所示，在本发明一可选实施例中，夹持组件400包括第一支撑板410及第二支撑板420，所述第一支撑板410上安装有相互啮合的第一齿轮411及第二齿轮412，所述第一齿轮连接有第一夹持爪413，第二齿轮连接有第二夹持爪414，所述第一夹持爪及第二夹持爪相对设置。

所述二支撑板上设有夹持驱动电机418，所述夹持驱动电机的输出轴与所述第一齿轮连接，通过上述结构可以将电机的旋转运动转换为第一夹持爪及第二夹持爪的水平夹持或松开。

其中，第一齿轮411及第二齿轮412转动连接于第一支撑板410上，第一齿轮411侧部上还设有凹槽部4111，在凹槽部4111中设有径向贯通至第一齿轮411中心轴的销孔，所述销孔用于将夹持驱动电机418的输出轴与第一齿轮固定连接，以使夹持驱动电机驱动第一齿轮转动。为了实现对第一夹持爪及第二夹持爪的夹持角度的控制，在第一齿轮上还设有限位部4112，用于限制齿轮转动角度，并起到定位的作用。所述限位部为凸起块结构，用于连接限位传感器；可以理解的是，每一转动轴都有与限位传感器配合限位的凸起，以限制转动的角度，并起到定位的作用；在所述第一支撑板410上设有与所述凸起块结构配合限位的限位结构或限位传感器，当为限位结构时，例如为限位柱。

为了便于公众理解本发明实施例，现对夹持组件的工作过程作简要说明如下：当调整夹持组件处于待拔针具旁，且通过水平转动组件100、竖向转动组件300调整好在水平及竖直方向上的抓取角度后，再通过直线电动滑台组件滑动运动到夹取位置，夹持驱动电机在控制系统的驱动控制下驱动第一齿轮转动，同时带动第二齿轮转动，所述第一齿轮及第二齿轮相互啮合传动，使分别连接与第一齿轮上的第一夹持爪413，及连接于第二齿轮上的第二夹持爪414相向转动，向中间靠拢以夹持待拔针具，当夹紧待拔针具后，控制系统驱动直线电动滑台组件沿竖直方向上升，以使夹取组件拔取针具。

参看图3及图4所示，本实施例中，作为一可选实施例，在第一支撑板410上、且位与第一齿轮411、第二齿轮412、第一夹持爪及第二夹持爪围设的空间内设置有第一连接杆415与第二连接杆416，所述第一连接杆415及第二连接杆416对称设置，所述第一连接杆415一端铰接于所述第一支撑板410上，所述第一连接杆415第二端连接于所述第一夹持爪的根部417，所述第二连接杆416一端铰接于所述第一支撑板410上，所述第二连接杆416第二端连接于所述第二夹持爪的根部419。这样，通过第一连接杆及第二连接杆作为第一夹持爪及第二夹持爪的辅助支撑，可以将作用力分散于两个支点上。

在本发明另一可选实施例中，所述第一夹持爪及第二夹持爪的夹持面分别设有磨砂柔性衬垫。这样，通过第一夹持爪及第二夹持爪的夹持面上的磨砂柔性衬垫，可以增大针具与夹持爪间的摩擦力，在抓取针具过程中，针具不容易脱落。

参看图1、图2、图3、图5及图6所示，在本发明又一可选实施例中，第一驱动模块110包括第一驱动电机111、电机座上壳112及电机座下壳113，所述电机座上壳112上设有与电机轴相对应的第一通孔114，在所述第一通孔114周围设有第一螺纹孔115，第一驱动电机111通过所述第一螺纹孔115安装于所述电机座上壳112上，所述电机座上壳112侧部还设有第一连接座116，所述第一连接座116用于将水平转动组件连接于直线电动滑台组件上；第一连接座116为中空通道结构，还用于穿设线缆。

电机座下壳113设有与所述第一通孔114对应的第二通孔117，第二通孔117中设有轴承及与轴承转动连接的第一转动套管118，第一转动套管118一端(图中为上端)套接于电机轴上，所述电机座下壳113上还设有与所述第一连接座116配合连接的第二连接座119，所述第二连接座119为中空通道结构，用于穿设线缆。

第一转动模块120包括支撑连接座121，支撑连接座121上端设有连接轴122，所述连接轴122套接于所述第一转动套管118另一端(图中为下端)上。

所述支撑连接座121下端还设有第一连接部123，用于连接竖直转动组件300。

参看图1、图2、图3、图7及图8所示，第二驱动模块310包括第二驱动电机311及电机座左壳312及电机座右壳313，所述第二驱动电机311水平设置，所述电机座左壳312上设有与第二驱动电机311的电机轴相对应的第三通孔314，在所述第三通孔314周围设有第二螺纹孔315，所述第二驱动电机311通过所述第二螺纹孔315安装于所述电机座左壳312上，所述电机座左壳312上端还设有第三连接座316。

第二转动模块320包括第二转动套管321，所述电机座右壳313上端设有第四连接座317，所述电机座右壳313上，位于水平轴方向还设有与所述第三通孔314对应的第四通孔318，在电机座左壳312与电机座右壳313形成的空间内、与所述第三通孔314及第四通孔318的位置对应处分别设有第一支撑连接座322及第二支撑连接座323，所述第一支撑连接座322及第二支撑连接座323上设有轴承，所述第一支撑连接座322上设有与所述第三通孔314对应的第五通孔324，所述第一支撑连接座322及第二支撑连接座323间设有与所述轴承连接的第二转动套管321，所述第二驱动电机311的电机轴依次穿过所述第三通孔314及第五通孔324，与所述第二转动套管321、位于第一支撑连接座322的一端套接；

所述电机左壳312与电机座右壳313通过所述第三连接座316与第四连接座317固定连接于所述支撑连接座121的下端。

其中，所述第三连接座316及第四连接座317为中空通道结构，用于布置线缆；在电机座右壳313端连接有法兰盘319，所述法兰盘319作为端盖。

在本发明再一可选实施例中，所述第二转动套管321外周上固定连接有连接臂325，所述第二驱动模块310通过所述连接臂325与夹持组件400的第二支撑板420固定连接。这样就可以使竖向转动组件的转动模块转动以实现对夹取组件竖向夹取角度的调整。

在本发明一可选实施例中，视觉测量组件200包括加强肋悬臂210及视觉测量模块220，所述加强肋悬臂210固定连接于所述支撑连接座121侧部，在所述加强肋悬臂210的自由端上设有所述视觉测量模块220，所述视觉测量模块220用于采集待拔针具所处的位置坐标。

其中，参看图1至图3所示，所述视觉测量模块220包括倒凸台结构壳体，所述倒凸台结构壳体包括矩形结构容纳部221及与连接于矩形结构容纳部下方的圆筒结构容纳部222，所述矩形结构容纳部221与所述加强肋悬臂210自由端连接，所述矩形结构容纳部中设有图像传感器，所述图像传感器用于采集待拔针具所处的位置坐标；在圆筒结构容纳部222中设有相机镜头。

本实施例中，所述拔针机器人还包括显示屏，与控制系统连接，具体拔针方法可以为：将拔针器通过第一连接座连接于可实现水平及竖向移动的工作架上；

接收用户对拔针机器人控制系统及工作架驱动系统的参数设置，所述参数包括：工作架驱动端口、拔针器的水平转动组件、视觉测量组件、竖向转动组件及夹持组件的驱动端口；

接收用户启动拔针器的指令；

向用户展示当前拔针机器人在工作架上所处的位置坐标信息的第一控制窗口；第一控制窗口还包括复位按钮

向用户展示当前水平转动组件及竖向转动组件所处的位置坐标信息第二控制窗口；第二控制窗口中还包括复位按钮

向用户展示当前夹持组件所处的位置坐标信息的第三控制窗口；第三控制窗口包括：复位、抓紧及松开按钮；

通过视觉测量组件的驱动端口驱动视觉测量组件检测并测量获取针具所处的位置坐标；

视觉测量组件将获取的针具所处的位置坐标发送至控制系统或上位机；

控制系统或上位机基于获取的针具的位置坐标，驱动控制各组件配合以完成针具的拔取。

本发明实施例一种拔针机器人，可以适用于针法治疗中的拔针环节，而且可以为机器人在针法治疗全过程中的应用提供实践探索经验。

需要说明的是，在本文中，各个实施例之间描述的方案的侧重点不同，但是各个实施例又存在某种相互关联的关系，在理解本发明方案时，各个实施例之间可相互参照；另外，本申请实施例中表在述当技术特征要素固定于另一技术特征要素之上时，可以是直接与另一技术特征要素表面直接接触，也可以是存在居中的另外的技术特征要素。此外，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者台不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者台所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者台中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。