基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代社會(huì)中，機(jī)器人在外科手術(shù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有較高的手術(shù)準(zhǔn)確性、可靠性，能克服外科醫(yī)生在手術(shù)的過(guò)程中因手的顫抖或者身體的疲勞等因素。目前，機(jī)器人手指是外科手術(shù)機(jī)器人的重要部件之一。然而，現(xiàn)有的外科手術(shù)機(jī)器人的手指的夾持力比較小，手指尾端的活動(dòng)度較小，因此對(duì)手術(shù)產(chǎn)生很大的影響。
[0003]基于此，有必要設(shè)計(jì)一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，靈活控制機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角大小，改善機(jī)器人手指與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力大小，提高患者的舒適度和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，旨在解決機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角不靈敏、與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指包括設(shè)置在所述機(jī)器人手指上的手指骨架、導(dǎo)電海綿、硅膠套、第一測(cè)電阻電極、第二測(cè)電阻電極、第一電線、第二電線、微型馬達(dá)以及控制器，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法包括步驟:
[0006]當(dāng)所述硅膠套與被檢測(cè)者的皮膚相接觸時(shí)，所述第一測(cè)電阻電極檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿一端的第一電阻值，并將所述第一電阻值相對(duì)應(yīng)的第一電流值通過(guò)第一電線傳輸至所述控制器；
[0007]所述第二測(cè)電阻電極檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對(duì)應(yīng)的第二電流值通過(guò)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，并判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值；
[0009]當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均未達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)增大轉(zhuǎn)角使所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大；
[0010]當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)減弱轉(zhuǎn)角使所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度降低。
[0011]優(yōu)選地，所述第一測(cè)電阻電極和所述第二測(cè)電阻電極分別設(shè)置在所述導(dǎo)電海綿的兩端。
[0012]優(yōu)選地，所述第一電線的一端與所述第一測(cè)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(yōu)選地，所述第二電線的一端與所述第二測(cè)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(yōu)選地，所述導(dǎo)電海綿和手指骨架分別設(shè)置在所述硅膠套的內(nèi)部不同位置處。
[0015]優(yōu)選地，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括第一齒輪，該第一齒輪設(shè)置在所述手指骨架的底端。
[0016]優(yōu)選地，所述微型馬達(dá)與所述控制器電連接，所述微型馬達(dá)包括第二齒輪所述第二齒輪與所述第一齒輪通過(guò)機(jī)械連接。
[0017]優(yōu)選地，所述第一齒輪與所述第二齒輪的大小相匹配。
[0018]優(yōu)選地，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括支撐塊，該支撐塊設(shè)置在所述微型馬達(dá)的下部，用于固定所述微型馬達(dá)，所述微型馬達(dá)通過(guò)螺栓固定方式或軸承固定方式固定在所述支撐塊上。
[0019]優(yōu)選地，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括蓄電池，該蓄電池設(shè)置用于為機(jī)器人手指工作提供能量。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，能夠解決機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角不靈敏、與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題，從而提高患者的舒適度和安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指較佳實(shí)施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
[0023]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成上述目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]參照?qǐng)D1所示，圖1為本發(fā)明基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]在本實(shí)施例中，基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指包括設(shè)置在所述機(jī)器人手指上的手指骨架4、導(dǎo)電海綿1、硅膠套2、第一測(cè)電阻電極3、第二測(cè)電阻電極10、第一電線8、第二電線9、第一齒輪5、微型馬達(dá)6、支撐塊7以及控制器11，其中:
[0027]所述第一測(cè)電阻電極3和第二測(cè)電阻電極10分別設(shè)置在所述導(dǎo)電海綿I的兩端；
[0028]所述第一電線8的一端與所述第一測(cè)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(cè)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(dǎo)電海綿I與所述手指骨架4設(shè)置在所述硅膠套2的內(nèi)部；
[0031 ]所述第一齒輪5設(shè)置在所述手指骨架4的底端；
[0032]所述微型馬達(dá)6與所述控制器11電連接，所述微型馬達(dá)6包括第二齒輪61，該第二齒輪61與第一齒輪5的機(jī)械連接；
[0033]所述支撐塊7設(shè)置在所述微型馬達(dá)6的下部，用于固定所述微型馬達(dá)6。
[0034]在本實(shí)施例中，基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指包括導(dǎo)電海綿1、手指骨架4和控制器11;導(dǎo)電海綿I和手指骨架4的外表面均設(shè)置有硅膠套2，該硅膠套2為統(tǒng)一的一個(gè)整體，導(dǎo)電海綿I和手指骨架4分別設(shè)置在該硅膠套2內(nèi)部的不同位置處。此外，硅膠套2的內(nèi)部還設(shè)置有蓄電池12，該蓄電池12的設(shè)置在與導(dǎo)電海綿I和手指骨架4的不同位置處，該蓄電池12為機(jī)器人手指工作提供電能。該硅膠套2的材質(zhì)一般由橡膠制成，具有彈性，用來(lái)保護(hù)機(jī)器人手指，防止機(jī)器人手指意外跌落或者磨損。
[0035]在本實(shí)施例中，導(dǎo)電海綿I是由高分子復(fù)合材料發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)的，因此導(dǎo)電海綿I的發(fā)泡孔徑均勻，導(dǎo)電海綿I的發(fā)泡孔較為柔軟，具有較強(qiáng)的彈性，還具有不脫肩。導(dǎo)電海綿I的均勻分布性可保護(hù)機(jī)器人手指，具有抗腐蝕性，是長(zhǎng)期儲(chǔ)存器件的理想介質(zhì)材料。同時(shí)導(dǎo)電海綿I具有導(dǎo)電有效期長(zhǎng)，且導(dǎo)電海綿I不受溫度和濕度的影響，表面電阻值可按實(shí)際用途定做等特點(diǎn)。在本實(shí)施中，導(dǎo)電海綿I的表面電阻設(shè)置在103 Ω?5 Ω范圍中，避免了機(jī)器人手指與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題，以滿足人體皮膚的安全性。
[0036]在本實(shí)施例中，手指骨架4的底端設(shè)置有第一齒輪5，所述微型馬達(dá)6包括第二齒輪61，該第二齒輪61與第一齒輪5的機(jī)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(shè)置在微型馬達(dá)6的下部，用于固定所述微型馬達(dá)6，該微型馬達(dá)6通過(guò)螺栓固定方式或軸承固定方式等機(jī)械固定方式固定在支撐塊7上。
[0037]在本實(shí)施例中，所述機(jī)器人手指上還包括第一測(cè)電阻電極3和第二測(cè)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(dá)6、支撐塊7。所述微型馬達(dá)6與所述控制器11電連接，因此，通過(guò)控制器11能夠?qū)?dǎo)電海綿I和手指骨架4連接起來(lái)，當(dāng)在使用機(jī)器人手指時(shí)，首先設(shè)置在最外層的硅膠套2與患者的皮膚相接觸，又由于導(dǎo)電海綿I設(shè)置在硅膠套2的內(nèi)部，因此會(huì)引起導(dǎo)電海綿I的變形;導(dǎo)電海綿I的兩端分別設(shè)置有第一測(cè)電阻電極3和第二測(cè)電阻電極10，第一電線8的一端與所述第一測(cè)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(cè)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(dǎo)電海綿I變形之后的電阻值從而獲得機(jī)器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小值，然后控制器11控制微型馬達(dá)6進(jìn)行轉(zhuǎn)角的增大或縮小。當(dāng)機(jī)器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小超過(guò)電流閾值，導(dǎo)電海綿I的兩端分別設(shè)置有第一測(cè)電阻電極3和第二測(cè)電阻電極10獲得電阻值變小，通過(guò)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(dá)6進(jìn)行轉(zhuǎn)角的縮小;而微型馬達(dá)6上的第二齒輪61與設(shè)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(dòng)了手指骨架4轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也變小，機(jī)器人手指減弱了對(duì)患者的皮膚相接觸的力度；當(dāng)機(jī)器人手指與患者的皮膚相接觸的力度的大小低于電流閾值時(shí)，導(dǎo)電海綿I的兩端設(shè)置的第一測(cè)電阻電極3和第二測(cè)電阻電極10獲得電阻值變大，通過(guò)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(dá)6的轉(zhuǎn)角增大;而微型馬達(dá)6上的第二齒輪61與設(shè)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(dòng)了手指骨架4轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也變大，此時(shí)機(jī)器人手指增強(qiáng)了對(duì)患者的皮膚相接觸的力度。最終實(shí)現(xiàn)了靈活控制機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角大小，改善機(jī)器人手指與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力大小，提高患者的舒適度和安全性。
[0038]由于機(jī)器人手指中的硅膠套2與被檢測(cè)者的皮膚相接觸，設(shè)置在所述硅膠套2內(nèi)部的導(dǎo)電海綿I會(huì)產(chǎn)生變形而導(dǎo)致所述導(dǎo)電海綿I的電阻值變化，因此本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，能夠靈活控制機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角大小，改善機(jī)器人手指與患者皮膚接觸時(shí)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(fā)明基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。在本實(shí)施例中，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法包括步驟:
[0040]步驟S10，當(dāng)硅膠套2與被檢測(cè)者的皮膚相接觸時(shí)，第一測(cè)電阻電極3檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿I 一端的第一電阻值，將所述第一電阻值相對(duì)應(yīng)的第一電流值通過(guò)第一電線8傳輸至控制器11。
[0041]步驟S20，所述第二測(cè)電阻電極10檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿I另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對(duì)應(yīng)的第二電流值通過(guò)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，并判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值;具體地說(shuō)，所述控制器11根據(jù)接收所述第一電流值和第二電流值的大小，并根據(jù)所述第一電流值和第二電流值的大小控制所述微型馬達(dá)6進(jìn)行增大或縮小轉(zhuǎn)角，以達(dá)到手指骨架4轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大或減小的效果。
[0043]步驟S40，當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均未達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)增大轉(zhuǎn)角使所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大，增大與患者皮膚的接觸力度，達(dá)到所述機(jī)器人手指與患者皮膚觸緊的效果。
[0044]步驟S50，當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器11控制所述微型馬達(dá)6進(jìn)行減弱轉(zhuǎn)角，所述手指骨架4轉(zhuǎn)動(dòng)幅度降低，機(jī)器人手指減弱了對(duì)患者的皮膚相接觸的力度，防止抓傷，或者其他的傷害的發(fā)生，提高患者的舒適度和安全性。
[0045]本發(fā)明提供的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法通過(guò)與被檢測(cè)者的皮膚相接觸的硅膠套引起導(dǎo)電海綿變形，導(dǎo)電海綿的電阻值變化;第一測(cè)電阻電極從而檢測(cè)得到導(dǎo)電海綿一端的第一電阻值，將第一電流通過(guò)第一電線傳輸至控制器;第二測(cè)電阻電極檢測(cè)得到導(dǎo)電海綿另外一端的第二電阻值，將第二電流通過(guò)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(dāng)?shù)谝浑娏髦岛偷诙娏髦稻催_(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)進(jìn)行增大轉(zhuǎn)角，手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大；當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，控制器控制微型馬達(dá)進(jìn)行減弱轉(zhuǎn)角，所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度降低。本發(fā)明能夠解決機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角不靈敏、與患者皮膚接觸時(shí)的手指抓力過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題，提高患者的舒適度和安全性。
[0046]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效功能變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指包括設(shè)置在所述機(jī)器人手指上的手指骨架、導(dǎo)電海綿、硅膠套、第一測(cè)電阻電極、第二測(cè)電阻電極、第一電線、第二電線、微型馬達(dá)以及控制器，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法包括步驟: 當(dāng)所述硅膠套與被檢測(cè)者的皮膚相接觸時(shí)，所述第一測(cè)電阻電極檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿一端的第一電阻值，并將所述第一電阻值相對(duì)應(yīng)的第一電流值通過(guò)第一電線傳輸至所述控制器； 所述第二測(cè)電阻電極檢測(cè)所述導(dǎo)電海綿另外一端的第二電阻值，將所述第二電阻值相對(duì)應(yīng)的第二電流值通過(guò)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，并判斷所述第一電流值和第二電流值是否均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值； 當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均未達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)增大轉(zhuǎn)角使所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大； 當(dāng)所述第一電流值和第二電流值均達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，所述控制器控制所述微型馬達(dá)減弱轉(zhuǎn)角使所述手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度降低。2.如權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一測(cè)電阻電極和所述第二測(cè)電阻電極分別設(shè)置在所述導(dǎo)電海綿的兩端。3.如權(quán)利要求2所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一電線的一端與所述第一測(cè)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(quán)利要求3所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述第二電線的一端與所述第二測(cè)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(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述導(dǎo)電海綿和手指骨架分別設(shè)置在所述硅膠套的內(nèi)部不同位置處。6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括第一齒輪，該第一齒輪設(shè)置在所述手指骨架的底端。7.如權(quán)利要求6所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述微型馬達(dá)與所述控制器電連接，所述微型馬達(dá)包括第二齒輪，所述第二齒輪與所述第一齒輪通過(guò)機(jī)械連接。8.如權(quán)利要求7所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一齒輪與所述第二齒輪的大小相匹配。9.如權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括支撐塊，該支撐塊設(shè)置在所述微型馬達(dá)的下部，用于固定所述微型馬達(dá)，所述微型馬達(dá)通過(guò)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(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指還包括蓄電池，該蓄電池設(shè)置用于為機(jī)器人手指工作提供能量。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指的控制方法，所述基于導(dǎo)電海綿的機(jī)器人手指包括手指骨架、導(dǎo)電海綿、硅膠套、第一測(cè)電阻電極、第二測(cè)電阻電極、第一電線、第二電線、第一齒輪、微型馬達(dá)、支撐塊及控制器。當(dāng)硅膠套與被檢測(cè)者的皮膚相接觸時(shí)，第一和第二測(cè)電阻電極分別檢測(cè)導(dǎo)電海綿兩端的第一和第二電阻值，并將與第一和第二電阻值相對(duì)應(yīng)的第一和第二電流值通過(guò)第一和第二電線傳輸至控制器；控制器根據(jù)第一和第二電流值的大小控制微型馬達(dá)增大或減弱轉(zhuǎn)角，使手指骨架轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大或降低。本發(fā)明解決了機(jī)器人手指的轉(zhuǎn)角不靈敏的問(wèn)題，提高了患者的舒適度和安全性。
【IPC分類】A61B34/32
【公開(kāi)號(hào)】CN105708551
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610218083
【發(fā)明人】張貫京, 陳興明, 高偉明, 李慧玲, 劉志凡
【申請(qǐng)人】深圳市兼明科技有限公司