基於導電海綿的機器人手指的控制方法
2023-05-25 15:42:16 2
基於導電海綿的機器人手指的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療設備技術領域，尤其涉及一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法。
【背景技術】
[0002]在現代社會中，機器人在外科手術中的應用越來越廣泛，具有較高的手術準確性、可靠性，能克服外科醫生在手術的過程中因手的顫抖或者身體的疲勞等因素。目前，機器人手指是外科手術機器人的重要部件之一。然而，現有的外科手術機器人的手指的夾持力比較小，手指尾端的活動度較小，因此對手術產生很大的影響。
[0003]基於此，有必要設計一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，靈活控制機器人手指的轉角大小，改善機器人手指與患者皮膚接觸時的手指抓力大小，提高患者的舒適度和安全性。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在於提供一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，旨在解決機器人手指的轉角不靈敏、與患者皮膚接觸時的手指抓力過大或過小的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述基於導電海綿的機器人手指包括設置在所述機器人手指上的手指骨架、導電海綿、矽膠套、第一測電阻電極、第二測電阻電極、第一電線、第二電線、微型馬達以及控制器，所述基於導電海綿的機器人手指的控制方法包括步驟:
[0006]當所述矽膠套與被檢測者的皮膚相接觸時，所述第一測電阻電極檢測所述導電海綿一端的第一電阻值，並將所述第一電阻值相對應的第一電流值通過第一電線傳輸至所述控制器；
[0007]所述第二測電阻電極檢測所述導電海綿另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對應的第二電流值通過第二電線傳輸至所述控制器；
[0008]所述控制器接收所述第一電流值和第二電流值，並判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達到預設的電流閾值；
[0009]當所述第一電流值和第二電流值均未達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達增大轉角使所述手指骨架轉動幅度增大；
[0010]當所述第一電流值和第二電流值均達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達減弱轉角使所述手指骨架轉動幅度降低。
[0011]優選地，所述第一測電阻電極和所述第二測電阻電極分別設置在所述導電海綿的兩端。
[0012]優選地，所述第一電線的一端與所述第一測電阻電極電連接，所述第一電線的另外一端與所述控制器電連接。
[0013]優選地，所述第二電線的一端與所述第二測電阻電極電連接，所述第二電線的另外一端與所述控制器電連接。
[0014]優選地，所述導電海綿和手指骨架分別設置在所述矽膠套的內部不同位置處。
[0015]優選地，所述基於導電海綿的機器人手指還包括第一齒輪，該第一齒輪設置在所述手指骨架的底端。
[0016]優選地，所述微型馬達與所述控制器電連接，所述微型馬達包括第二齒輪所述第二齒輪與所述第一齒輪通過機械連接。
[0017]優選地，所述第一齒輪與所述第二齒輪的大小相匹配。
[0018]優選地，所述基於導電海綿的機器人手指還包括支撐塊，該支撐塊設置在所述微型馬達的下部，用於固定所述微型馬達，所述微型馬達通過螺栓固定方式或軸承固定方式固定在所述支撐塊上。
[0019]優選地，所述基於導電海綿的機器人手指還包括蓄電池，該蓄電池設置用於為機器人手指工作提供能量。
[0020]相較於現有技術，本發明提供的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，能夠解決機器人手指的轉角不靈敏、與患者皮膚接觸時的手指抓力過大或過小的問題，從而提高患者的舒適度和安全性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明基於導電海綿的機器人手指較佳實施例的平面結構示意圖；
[0022]圖2為本發明基於導電海綿的機器人手指的控制方法優選實施例的流程圖。
[0023]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0024]為更進一步闡述本發明為達成上述目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的【具體實施方式】、結構、特徵及其功效進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0025]參照圖1所示，圖1為本發明基於導電海綿的機器人手指較佳實施例的結構示意圖。
[0026]在本實施例中，基於導電海綿的機器人手指包括設置在所述機器人手指上的手指骨架4、導電海綿1、矽膠套2、第一測電阻電極3、第二測電阻電極10、第一電線8、第二電線9、第一齒輪5、微型馬達6、支撐塊7以及控制器11，其中:
[0027]所述第一測電阻電極3和第二測電阻電極10分別設置在所述導電海綿I的兩端；
[0028]所述第一電線8的一端與所述第一測電阻電極3電連接，所述第一電線8的另外一端與所述控制器11電連接；
[0029]所述第二電線9的一端與所述第二測電阻電極10電連接，所述第二電線9的另外一端與所述控制器11電連接；
[0030]所述導電海綿I與所述手指骨架4設置在所述矽膠套2的內部；
[0031 ]所述第一齒輪5設置在所述手指骨架4的底端；
[0032]所述微型馬達6與所述控制器11電連接，所述微型馬達6包括第二齒輪61，該第二齒輪61與第一齒輪5的機械連接；
[0033]所述支撐塊7設置在所述微型馬達6的下部，用於固定所述微型馬達6。
[0034]在本實施例中，基於導電海綿的機器人手指包括導電海綿1、手指骨架4和控制器11;導電海綿I和手指骨架4的外表面均設置有矽膠套2，該矽膠套2為統一的一個整體，導電海綿I和手指骨架4分別設置在該矽膠套2內部的不同位置處。此外，矽膠套2的內部還設置有蓄電池12，該蓄電池12的設置在與導電海綿I和手指骨架4的不同位置處，該蓄電池12為機器人手指工作提供電能。該矽膠套2的材質一般由橡膠製成，具有彈性，用來保護機器人手指，防止機器人手指意外跌落或者磨損。
[0035]在本實施例中，導電海綿I是由高分子複合材料發泡技術生產的，因此導電海綿I的發泡孔徑均勻，導電海綿I的發泡孔較為柔軟，具有較強的彈性，還具有不脫肩。導電海綿I的均勻分布性可保護機器人手指，具有抗腐蝕性，是長期儲存器件的理想介質材料。同時導電海綿I具有導電有效期長，且導電海綿I不受溫度和溼度的影響，表面電阻值可按實際用途定做等特點。在本實施中，導電海綿I的表面電阻設置在103 Ω?5 Ω範圍中，避免了機器人手指與患者皮膚接觸時的手指抓力過大或過小的問題，以滿足人體皮膚的安全性。
[0036]在本實施例中，手指骨架4的底端設置有第一齒輪5，所述微型馬達6包括第二齒輪61，該第二齒輪61與第一齒輪5的機械連接;所述第二齒輪61與第一齒輪5的大小相匹配。支撐塊7設置在微型馬達6的下部，用於固定所述微型馬達6，該微型馬達6通過螺栓固定方式或軸承固定方式等機械固定方式固定在支撐塊7上。
[0037]在本實施例中，所述機器人手指上還包括第一測電阻電極3和第二測電阻電極10、第一電線8和第二電線9、第一齒輪5、微型馬達6、支撐塊7。所述微型馬達6與所述控制器11電連接，因此，通過控制器11能夠將導電海綿I和手指骨架4連接起來，當在使用機器人手指時，首先設置在最外層的矽膠套2與患者的皮膚相接觸，又由於導電海綿I設置在矽膠套2的內部，因此會引起導電海綿I的變形;導電海綿I的兩端分別設置有第一測電阻電極3和第二測電阻電極10，第一電線8的一端與所述第一測電阻電極3電連接，所述第一電線8的另外一端與所述控制器11電連接;第二電線9的一端與所述第二測電阻電極10電連接，所述第二電線9的另外一端與所述控制器11電連接;因此控制器11能夠獲得導電海綿I變形之後的電阻值從而獲得機器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小值，然後控制器11控制微型馬達6進行轉角的增大或縮小。當機器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小超過電流閾值，導電海綿I的兩端分別設置有第一測電阻電極3和第二測電阻電極10獲得電阻值變小，通過第一電線8和第二電線9傳遞至控制器11的電流變小，控制器11控制微型馬達6進行轉角的縮小;而微型馬達6上的第二齒輪61與設置在手指骨架4的底端的第一齒輪5大小相匹配，因此，也帶動了手指骨架4轉動的幅度也變小，機器人手指減弱了對患者的皮膚相接觸的力度；當機器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小低於電流閾值時，導電海綿I的兩端設置的第一測電阻電極3和第二測電阻電極10獲得電阻值變大，通過第一電線8和第二電線9傳遞至控制器11的電流也增大，控制器11控制微型馬達6的轉角增大;而微型馬達6上的第二齒輪61與設置在手指骨架4的底端的第一齒輪5大小相匹配，因此，也帶動了手指骨架4轉動的幅度也變大，此時機器人手指增強了對患者的皮膚相接觸的力度。最終實現了靈活控制機器人手指的轉角大小，改善機器人手指與患者皮膚接觸時的手指抓力大小，提高患者的舒適度和安全性。
[0038]由於機器人手指中的矽膠套2與被檢測者的皮膚相接觸，設置在所述矽膠套2內部的導電海綿I會產生變形而導致所述導電海綿I的電阻值變化，因此本發明提供了一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，能夠靈活控制機器人手指的轉角大小，改善機器人手指與患者皮膚接觸時的手指抓力大小，提高患者的舒適度和安全性。
[0039]如圖2所示，圖2是本發明基於導電海綿的機器人手指的控制方法優選實施例的流程圖。在本實施例中，所述基於導電海綿的機器人手指的控制方法包括步驟:
[0040]步驟S10，當矽膠套2與被檢測者的皮膚相接觸時，第一測電阻電極3檢測所述導電海綿I 一端的第一電阻值，將所述第一電阻值相對應的第一電流值通過第一電線8傳輸至控制器11。
[0041]步驟S20，所述第二測電阻電極10檢測所述導電海綿I另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對應的第二電流值通過第二電線9傳輸至控制器11。
[0042]步驟S30，所述控制器11接收所述第一電流值和第二電流值，並判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達到預設的電流閾值;具體地說，所述控制器11根據接收所述第一電流值和第二電流值的大小，並根據所述第一電流值和第二電流值的大小控制所述微型馬達6進行增大或縮小轉角，以達到手指骨架4轉動幅度增大或減小的效果。
[0043]步驟S40，當所述第一電流值和第二電流值均未達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達增大轉角使所述手指骨架轉動幅度增大，增大與患者皮膚的接觸力度，達到所述機器人手指與患者皮膚觸緊的效果。
[0044]步驟S50，當所述第一電流值和第二電流值均達到預設的電流閾值時，所述控制器11控制所述微型馬達6進行減弱轉角，所述手指骨架4轉動幅度降低，機器人手指減弱了對患者的皮膚相接觸的力度，防止抓傷，或者其他的傷害的發生，提高患者的舒適度和安全性。
[0045]本發明提供的基於導電海綿的機器人手指的控制方法通過與被檢測者的皮膚相接觸的矽膠套引起導電海綿變形，導電海綿的電阻值變化;第一測電阻電極從而檢測得到導電海綿一端的第一電阻值，將第一電流通過第一電線傳輸至控制器;第二測電阻電極檢測得到導電海綿另外一端的第二電阻值，將第二電流通過第二電線傳輸至控制器;控制器接收所述第一電流值和第二電流值；當第一電流值和第二電流值均未達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達進行增大轉角，手指骨架轉動幅度增大；當所述第一電流值和第二電流值均達到預設的電流閾值時，控制器控制微型馬達進行減弱轉角，所述手指骨架轉動幅度降低。本發明能夠解決機器人手指的轉角不靈敏、與患者皮膚接觸時的手指抓力過大或過小的問題，提高患者的舒適度和安全性。
[0046]以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效功能變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【主權項】
1.一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述基於導電海綿的機器人手指包括設置在所述機器人手指上的手指骨架、導電海綿、矽膠套、第一測電阻電極、第二測電阻電極、第一電線、第二電線、微型馬達以及控制器，所述基於導電海綿的機器人手指的控制方法包括步驟: 當所述矽膠套與被檢測者的皮膚相接觸時，所述第一測電阻電極檢測所述導電海綿一端的第一電阻值，並將所述第一電阻值相對應的第一電流值通過第一電線傳輸至所述控制器； 所述第二測電阻電極檢測所述導電海綿另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對應的第二電流值通過第二電線傳輸至所述控制器； 所述控制器接收所述第一電流值和第二電流值，並判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達到預設的電流閾值； 當所述第一電流值和第二電流值均未達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達增大轉角使所述手指骨架轉動幅度增大； 當所述第一電流值和第二電流值均達到預設的電流閾值時，所述控制器控制所述微型馬達減弱轉角使所述手指骨架轉動幅度降低。2.如權利要求1所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述第一測電阻電極和所述第二測電阻電極分別設置在所述導電海綿的兩端。3.如權利要求2所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述第一電線的一端與所述第一測電阻電極電連接，所述第一電線的另外一端與所述控制器電連接。4.如權利要求3所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述第二電線的一端與所述第二測電阻電極電連接，所述第二電線的另外一端與所述控制器電連接。5.如權利要求1所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述導電海綿和手指骨架分別設置在所述矽膠套的內部不同位置處。6.如權利要求1至5任一項所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述基於導電海綿的機器人手指還包括第一齒輪，該第一齒輪設置在所述手指骨架的底端。7.如權利要求6所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述微型馬達與所述控制器電連接，所述微型馬達包括第二齒輪，所述第二齒輪與所述第一齒輪通過機械連接。8.如權利要求7所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述第一齒輪與所述第二齒輪的大小相匹配。9.如權利要求1所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述基於導電海綿的機器人手指還包括支撐塊，該支撐塊設置在所述微型馬達的下部，用於固定所述微型馬達，所述微型馬達通過螺栓固定方式或軸承固定方式固定在所述支撐塊上。10.如權利要求1所述的基於導電海綿的機器人手指的控制方法，其特徵在於，所述基於導電海綿的機器人手指還包括蓄電池，該蓄電池設置用於為機器人手指工作提供能量。
【專利摘要】本發明公開了一種基於導電海綿的機器人手指的控制方法，所述基於導電海綿的機器人手指包括手指骨架、導電海綿、矽膠套、第一測電阻電極、第二測電阻電極、第一電線、第二電線、第一齒輪、微型馬達、支撐塊及控制器。當矽膠套與被檢測者的皮膚相接觸時，第一和第二測電阻電極分別檢測導電海綿兩端的第一和第二電阻值，並將與第一和第二電阻值相對應的第一和第二電流值通過第一和第二電線傳輸至控制器；控制器根據第一和第二電流值的大小控制微型馬達增大或減弱轉角，使手指骨架轉動幅度增大或降低。本發明解決了機器人手指的轉角不靈敏的問題，提高了患者的舒適度和安全性。
【IPC分類】A61B34/32
【公開號】CN105708551
【申請號】CN201610218083
【發明人】張貫京, 陳興明, 高偉明, 李慧玲, 劉志凡
【申請人】深圳市兼明科技有限公司