一种基于机械臂的核酸提取控制方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及自动控制，具体涉及一种基于机械臂的核酸提取控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、在核酸检测全流程中，核酸样本的检测工序繁琐，需要花费大量时间和大批的检测人员，也非常容易发生检测的交叉感染，给核酸提取工作带来诸多不便。采用机械臂的自动化核酸提取是目前该领域的一个重要发展方向。

2、然而，现有的机械臂控制方法通常只能对固定摆设的器件进行搬运，当实验室环境变动时，无法继续正常工作，智能化程度较低，无法适应不同的实验室环境。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于机械臂的核酸提取控制方法、系统及存储介质，能够自适应实验室环境，实现核酸检测的自动化控制。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种基于机械臂的核酸提取控制方法，所述方法应用于移动方舱，所述移动方舱的内部设置有机械臂、核酸提取设备以及多个用于存放核酸样本或试剂的容器，所述机械臂的末端设置有深度相机和电子移液枪；

4、所述方法包括以下步骤：

5、s100，获取深度相机对移动方舱扫描得到的深度图像；

6、s200，基于所述深度图像确定移动方舱内的空间布局信息，所述空间布局信息包括各个容器的位置以及核酸提取设备的位置；

7、s300，控制机械臂按照预设的核酸提取程序运行到对应的容器，控制电子移液枪将所述容器中的核酸样本或试剂进行汲取；

8、s400，确定机械臂的实时位置，根据机械臂的实时位置和核酸提取设备的位置确定机械臂到核酸提取设备的运动路径；

9、s500，控制机械臂沿所述运动路径运动，并根据深度相机采集的实时图像对机械臂的运动轨迹进行动态调整；

10、s600，若确定机械臂到达核酸提取设备，则控制电子移液枪将汲取到的核酸样本或试剂转移到核酸提取设备，进而控制核酸提取设备进行核酸提取。

11、可选地，s200中，所述基于所述深度图像确定移动方舱内的空间布局信息，所述空间布局信息包括各个容器的位置以及核酸提取设备的位置，包括：

12、s210，对深度图像进行分割，得到各个器具对应的类别模板点云；其中，所述器具包括核酸提取设备以及各个容器；

13、s220，根据深度图像的深度通道点云和三维图形卷积网络生成深度图像中各个器具的观测点云；

14、s230，将观测点云和类别模板点云输入到sarnet模型中，预测深度图像中各个器具的模型点云和对齐点云；

15、s240，采用umeyama算法对模型点云和对齐点云进行三维旋转计算，得到对称点云；

16、s250，对观测点云和对称点云进行拼接，得到深度图像中各个器具的三维尺寸和位姿信息。

17、可选地，s250中，所述对观测点云和对称点云进行拼接，得到深度图像中各个器具的三维尺寸和位姿信息，包括：

18、s251，获取观测点云和对称点云，对观测点云和对称点云进行预处理；

19、s252，将预处理后的观测点云和对称点云进行拼接，得到拼接后的点云；

20、s253，对拼接后的点云进行空间分割，将各个器具分割成独立区域；

21、s254，基于所述独立区域确定每个器具的三维尺寸和位姿信息。

22、可选地，s253中，所述对拼接后的点云进行空间分割，将各个器具分割成独立的区域，包括：

23、s2531，对拼接后的点云进行体素化处理，将点云转换为体素网格；

24、s2532，对体素网格进行连通性分析，找到各个连通区域；

25、s2533，对每个连通区域进行空间分割，将各个器具分割成独立的区域；

26、s2534，使用形状模板匹配方法对各个连通区域和各个器具进行匹配，得到各个器具对应的连通区域；

27、s2535，基于各个器具对应的连通区域对拼接后的点云进行空间分割，将各个器具分割成独立区域。

28、可选地，s300中，所述控制机械臂按照预设的核酸提取程序运行到对应的容器，控制电子移液枪将所述容器中的核酸样本或试剂进行汲取，包括：

29、s310，根据所述深度图像识别粘贴于各个器具上的标签信息，根据所述标签信息确定各个器具在预设的核酸提取程序中的操作次序；

30、s320，根据各个器具的三维尺寸和位姿信息以及预设的核酸提取程序中的操作次序，确定机械臂在开始执行核酸提取程序时需要到达的容器；

31、s330，根据空间布局信息确定所述容器的位置信息和机械臂的初始位置；

32、s340，根据所述位置信息控制机械臂移动到相应容器上方；

33、s350，根据预设的核酸提取程序控制电子移液枪汲取相应容器中的核酸样本或试剂。

34、可选地，s400中，所述确定机械臂的实时位置，根据机械臂的实时位置和核酸提取设备的位置确定机械臂到核酸提取设备的运动路径，包括：

35、s410，通过深度相机获取机械臂末端的深度信息；

36、s420，根据深度信息和机械臂的位姿计算出机械臂的实时位置；

37、s430，根据机械臂的实时位置和核酸提取设备的位置确定机械臂相对于核酸提取设备的相对位置；

38、s440，根据核酸提取设备的三维尺寸和位姿信息、以及所述相对位置计算出机械臂到核酸提取设备的运动路径。

39、可选地，s500中，所述控制机械臂沿所述运动路径运动，并根据深度相机采集的实时图像对机械臂的运动轨迹进行动态调整，包括：

40、s510，根据运动路径控制机械臂沿所述运动路径运动；

41、s520，通过深度相机实时采集机械臂的实时图像，根据所述实时图像确定机械臂的实时位置；

42、s530，根据机械臂的实时位置和运动路径，判断机械臂是否偏离运动路径；

43、s540，当机械臂偏离运动路径时，根据深度相机采集的实时图像对机械臂的运动轨迹进行动态调整，使机械臂回到正确的运动路径。

44、可选地，s600中，所述若确定机械臂到达核酸提取设备，则控制电子移液枪将汲取到的核酸样本或试剂转移到核酸提取设备，进而控制核酸提取设备进行核酸提取，包括：

45、s610，根据机械臂的运动轨迹和核酸提取设备的位姿信息，计算机械臂与核酸提取设备的相对距离；

46、s620，若确定所述相对距离低于设定的距离阈值，则通过深度相机获取机械臂末端的深度信息；

47、s630，根据深度信息和夹爪的长度计算出夹爪的实时位置，所述夹爪设置在所述机械臂的末端，所述夹爪夹持所述电子移液枪；

48、s640，根据核酸提取设备的三维尺寸和位姿信息确定夹爪的目标位置，根据夹爪的实时位置和目标位置计算出机械臂的动态轨迹；

49、s650，根据动态轨迹控制机械臂运动，并在夹爪确定到达目标位置后，控制电子移液枪将汲取到的核酸样本或试剂转移到核酸提取设备。

50、第二方面，本发明实施例提供了一种基于机械臂的核酸提取控制系统，所述系统包括：

51、至少一个处理器；

52、至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

53、当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上述任意一项所述的基于机械臂的核酸提取控制方法。

54、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上述任意一项所述的基于机械臂的核酸提取控制方法。

55、本发明的有益效果是：本发明公开一种基于机械臂的核酸提取控制方法、系统及存储介质，本发明通过深度相机获取深度图像并确定空间布局信息，控制机械臂按照预设的核酸提取程序运行到容器并汲取核酸样本或试剂，根据深度相机采集的实时图像对机械臂的运动轨迹进行动态调整并控制机械臂到达核酸提取设备。本发明能够自适应实验室环境，实现核酸检测的自动化控制，提高核酸检测的效率和准确性。同时，利用多个传感器采集实验室环境的实时数据，可以动态调整机械臂的运动轨迹，确保核酸提取过程的安全性和稳定性。