基于导电海绵的机器人手指的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法。
【背景技术】
[0002]在现代社会中，机器人在外科手术中的应用越来越广泛，具有较高的手术准确性、可靠性，能克服外科医生在手术的过程中因手的颤抖或者身体的疲劳等因素。目前，机器人手指是外科手术机器人的重要部件之一。然而，现有的外科手术机器人的手指的夹持力比较小，手指尾端的活动度较小，因此对手术产生很大的影响。
[0003]基于此，有必要设计一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，灵活控制机器人手指的转角大小，改善机器人手指与患者皮肤接触时的手指抓力大小，提高患者的舒适度和安全性。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，旨在解决机器人手指的转角不灵敏、与患者皮肤接触时的手指抓力过大或过小的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于导电海绵的机器人手指包括设置在所述机器人手指上的手指骨架、导电海绵、硅胶套、第一测电阻电极、第二测电阻电极、第一电线、第二电线、微型马达以及控制器，所述基于导电海绵的机器人手指的控制方法包括步骤:
[0006]当所述硅胶套与被检测者的皮肤相接触时，所述第一测电阻电极检测所述导电海绵一端的第一电阻值，并将所述第一电阻值相对应的第一电流值通过第一电线传输至所述控制器；
[0007]所述第二测电阻电极检测所述导电海绵另外一端的第二电阻值，将所述第二电阻值相对应的第二电流值通过第二电线传输至所述控制器；
[0008]所述控制器接收所述第一电流值和第二电流值，并判断所述第一电流值和第二电流值是否均达到预设的电流阈值；
[0009]当所述第一电流值和第二电流值均未达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达增大转角使所述手指骨架转动幅度增大；
[0010]当所述第一电流值和第二电流值均达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达减弱转角使所述手指骨架转动幅度降低。
[0011]优选地，所述第一测电阻电极和所述第二测电阻电极分别设置在所述导电海绵的两端。
[0012]优选地，所述第一电线的一端与所述第一测电阻电极电连接，所述第一电线的另外一端与所述控制器电连接。
[0013]优选地，所述第二电线的一端与所述第二测电阻电极电连接，所述第二电线的另外一端与所述控制器电连接。
[0014]优选地，所述导电海绵和手指骨架分别设置在所述硅胶套的内部不同位置处。
[0015]优选地，所述基于导电海绵的机器人手指还包括第一齿轮，该第一齿轮设置在所述手指骨架的底端。
[0016]优选地，所述微型马达与所述控制器电连接，所述微型马达包括第二齿轮所述第二齿轮与所述第一齿轮通过机械连接。
[0017]优选地，所述第一齿轮与所述第二齿轮的大小相匹配。
[0018]优选地，所述基于导电海绵的机器人手指还包括支撑块，该支撑块设置在所述微型马达的下部，用于固定所述微型马达，所述微型马达通过螺栓固定方式或轴承固定方式固定在所述支撑块上。
[0019]优选地，所述基于导电海绵的机器人手指还包括蓄电池，该蓄电池设置用于为机器人手指工作提供能量。
[0020]相较于现有技术，本发明提供的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，能够解决机器人手指的转角不灵敏、与患者皮肤接触时的手指抓力过大或过小的问题，从而提高患者的舒适度和安全性。
【附图说明】
[0021]图1为本发明基于导电海绵的机器人手指较佳实施例的平面结构示意图；
[0022]图2为本发明基于导电海绵的机器人手指的控制方法优选实施例的流程图。
[0023]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0024]为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的【具体实施方式】、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]参照图1所示，图1为本发明基于导电海绵的机器人手指较佳实施例的结构示意图。
[0026]在本实施例中，基于导电海绵的机器人手指包括设置在所述机器人手指上的手指骨架4、导电海绵1、硅胶套2、第一测电阻电极3、第二测电阻电极10、第一电线8、第二电线9、第一齿轮5、微型马达6、支撑块7以及控制器11，其中:
[0027]所述第一测电阻电极3和第二测电阻电极10分别设置在所述导电海绵I的两端；
[0028]所述第一电线8的一端与所述第一测电阻电极3电连接，所述第一电线8的另外一端与所述控制器11电连接；
[0029]所述第二电线9的一端与所述第二测电阻电极10电连接，所述第二电线9的另外一端与所述控制器11电连接；
[0030]所述导电海绵I与所述手指骨架4设置在所述硅胶套2的内部；
[0031 ]所述第一齿轮5设置在所述手指骨架4的底端；
[0032]所述微型马达6与所述控制器11电连接，所述微型马达6包括第二齿轮61，该第二齿轮61与第一齿轮5的机械连接；
[0033]所述支撑块7设置在所述微型马达6的下部，用于固定所述微型马达6。
[0034]在本实施例中，基于导电海绵的机器人手指包括导电海绵1、手指骨架4和控制器11;导电海绵I和手指骨架4的外表面均设置有硅胶套2，该硅胶套2为统一的一个整体，导电海绵I和手指骨架4分别设置在该硅胶套2内部的不同位置处。此外，硅胶套2的内部还设置有蓄电池12，该蓄电池12的设置在与导电海绵I和手指骨架4的不同位置处，该蓄电池12为机器人手指工作提供电能。该硅胶套2的材质一般由橡胶制成，具有弹性，用来保护机器人手指，防止机器人手指意外跌落或者磨损。
[0035]在本实施例中，导电海绵I是由高分子复合材料发泡技术生产的，因此导电海绵I的发泡孔径均匀，导电海绵I的发泡孔较为柔软，具有较强的弹性，还具有不脱肩。导电海绵I的均匀分布性可保护机器人手指，具有抗腐蚀性，是长期储存器件的理想介质材料。同时导电海绵I具有导电有效期长，且导电海绵I不受温度和湿度的影响，表面电阻值可按实际用途定做等特点。在本实施中，导电海绵I的表面电阻设置在103 Ω?5 Ω范围中，避免了机器人手指与患者皮肤接触时的手指抓力过大或过小的问题，以满足人体皮肤的安全性。
[0036]在本实施例中，手指骨架4的底端设置有第一齿轮5，所述微型马达6包括第二齿轮61，该第二齿轮61与第一齿轮5的机械连接;所述第二齿轮61与第一齿轮5的大小相匹配。支撑块7设置在微型马达6的下部，用于固定所述微型马达6，该微型马达6通过螺栓固定方式或轴承固定方式等机械固定方式固定在支撑块7上。
[0037]在本实施例中，所述机器人手指上还包括第一测电阻电极3和第二测电阻电极10、第一电线8和第二电线9、第一齿轮5、微型马达6、支撑块7。所述微型马达6与所述控制器11电连接，因此，通过控制器11能够将导电海绵I和手指骨架4连接起来，当在使用机器人手指时，首先设置在最外层的硅胶套2与患者的皮肤相接触，又由于导电海绵I设置在硅胶套2的内部，因此会引起导电海绵I的变形;导电海绵I的两端分别设置有第一测电阻电极3和第二测电阻电极10，第一电线8的一端与所述第一测电阻电极3电连接，所述第一电线8的另外一端与所述控制器11电连接;第二电线9的一端与所述第二测电阻电极10电连接，所述第二电线9的另外一端与所述控制器11电连接;因此控制器11能够获得导电海绵I变形之后的电阻值从而获得机器人手指与患者的皮肤相接触的力度的大小值，然后控制器11控制微型马达6进行转角的增大或缩小。当机器人手指与患者的皮肤相接触的力度的大小超过电流阈值，导电海绵I的两端分别设置有第一测电阻电极3和第二测电阻电极10获得电阻值变小，通过第一电线8和第二电线9传递至控制器11的电流变小，控制器11控制微型马达6进行转角的缩小;而微型马达6上的第二齿轮61与设置在手指骨架4的底端的第一齿轮5大小相匹配，因此，也带动了手指骨架4转动的幅度也变小，机器人手指减弱了对患者的皮肤相接触的力度；当机器人手指与患者的皮肤相接触的力度的大小低于电流阈值时，导电海绵I的两端设置的第一测电阻电极3和第二测电阻电极10获得电阻值变大，通过第一电线8和第二电线9传递至控制器11的电流也增大，控制器11控制微型马达6的转角增大;而微型马达6上的第二齿轮61与设置在手指骨架4的底端的第一齿轮5大小相匹配，因此，也带动了手指骨架4转动的幅度也变大，此时机器人手指增强了对患者的皮肤相接触的力度。最终实现了灵活控制机器人手指的转角大小，改善机器人手指与患者皮肤接触时的手指抓力大小，提高患者的舒适度和安全性。
[0038]由于机器人手指中的硅胶套2与被检测者的皮肤相接触，设置在所述硅胶套2内部的导电海绵I会产生变形而导致所述导电海绵I的电阻值变化，因此本发明提供了一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，能够灵活控制机器人手指的转角大小，改善机器人手指与患者皮肤接触时的手指抓力大小，提高患者的舒适度和安全性。
[0039]如图2所示，图2是本发明基于导电海绵的机器人手指的控制方法优选实施例的流程图。在本实施例中，所述基于导电海绵的机器人手指的控制方法包括步骤:
[0040]步骤S10，当硅胶套2与被检测者的皮肤相接触时，第一测电阻电极3检测所述导电海绵I 一端的第一电阻值，将所述第一电阻值相对应的第一电流值通过第一电线8传输至控制器11。
[0041]步骤S20，所述第二测电阻电极10检测所述导电海绵I另外一端的第二电阻值，将所述第二电阻值相对应的第二电流值通过第二电线9传输至控制器11。
[0042]步骤S30，所述控制器11接收所述第一电流值和第二电流值，并判断所述第一电流值和第二电流值是否均达到预设的电流阈值;具体地说，所述控制器11根据接收所述第一电流值和第二电流值的大小，并根据所述第一电流值和第二电流值的大小控制所述微型马达6进行增大或缩小转角，以达到手指骨架4转动幅度增大或减小的效果。
[0043]步骤S40，当所述第一电流值和第二电流值均未达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达增大转角使所述手指骨架转动幅度增大，增大与患者皮肤的接触力度，达到所述机器人手指与患者皮肤触紧的效果。
[0044]步骤S50，当所述第一电流值和第二电流值均达到预设的电流阈值时，所述控制器11控制所述微型马达6进行减弱转角，所述手指骨架4转动幅度降低，机器人手指减弱了对患者的皮肤相接触的力度，防止抓伤，或者其他的伤害的发生，提高患者的舒适度和安全性。
[0045]本发明提供的基于导电海绵的机器人手指的控制方法通过与被检测者的皮肤相接触的硅胶套引起导电海绵变形，导电海绵的电阻值变化;第一测电阻电极从而检测得到导电海绵一端的第一电阻值，将第一电流通过第一电线传输至控制器;第二测电阻电极检测得到导电海绵另外一端的第二电阻值，将第二电流通过第二电线传输至控制器;控制器接收所述第一电流值和第二电流值；当第一电流值和第二电流值均未达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达进行增大转角，手指骨架转动幅度增大；当所述第一电流值和第二电流值均达到预设的电流阈值时，控制器控制微型马达进行减弱转角，所述手指骨架转动幅度降低。本发明能够解决机器人手指的转角不灵敏、与患者皮肤接触时的手指抓力过大或过小的问题，提高患者的舒适度和安全性。
[0046]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于导电海绵的机器人手指包括设置在所述机器人手指上的手指骨架、导电海绵、硅胶套、第一测电阻电极、第二测电阻电极、第一电线、第二电线、微型马达以及控制器，所述基于导电海绵的机器人手指的控制方法包括步骤: 当所述硅胶套与被检测者的皮肤相接触时，所述第一测电阻电极检测所述导电海绵一端的第一电阻值，并将所述第一电阻值相对应的第一电流值通过第一电线传输至所述控制器； 所述第二测电阻电极检测所述导电海绵另外一端的第二电阻值，将所述第二电阻值相对应的第二电流值通过第二电线传输至所述控制器； 所述控制器接收所述第一电流值和第二电流值，并判断所述第一电流值和第二电流值是否均达到预设的电流阈值； 当所述第一电流值和第二电流值均未达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达增大转角使所述手指骨架转动幅度增大； 当所述第一电流值和第二电流值均达到预设的电流阈值时，所述控制器控制所述微型马达减弱转角使所述手指骨架转动幅度降低。2.如权利要求1所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一测电阻电极和所述第二测电阻电极分别设置在所述导电海绵的两端。3.如权利要求2所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一电线的一端与所述第一测电阻电极电连接，所述第一电线的另外一端与所述控制器电连接。4.如权利要求3所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述第二电线的一端与所述第二测电阻电极电连接，所述第二电线的另外一端与所述控制器电连接。5.如权利要求1所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述导电海绵和手指骨架分别设置在所述硅胶套的内部不同位置处。6.如权利要求1至5任一项所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于导电海绵的机器人手指还包括第一齿轮，该第一齿轮设置在所述手指骨架的底端。7.如权利要求6所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述微型马达与所述控制器电连接，所述微型马达包括第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过机械连接。8.如权利要求7所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的大小相匹配。9.如权利要求1所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于导电海绵的机器人手指还包括支撑块，该支撑块设置在所述微型马达的下部，用于固定所述微型马达，所述微型马达通过螺栓固定方式或轴承固定方式固定在所述支撑块上。10.如权利要求1所述的基于导电海绵的机器人手指的控制方法，其特征在于，所述基于导电海绵的机器人手指还包括蓄电池，该蓄电池设置用于为机器人手指工作提供能量。
【专利摘要】本发明公开了一种基于导电海绵的机器人手指的控制方法，所述基于导电海绵的机器人手指包括手指骨架、导电海绵、硅胶套、第一测电阻电极、第二测电阻电极、第一电线、第二电线、第一齿轮、微型马达、支撑块及控制器。当硅胶套与被检测者的皮肤相接触时，第一和第二测电阻电极分别检测导电海绵两端的第一和第二电阻值，并将与第一和第二电阻值相对应的第一和第二电流值通过第一和第二电线传输至控制器；控制器根据第一和第二电流值的大小控制微型马达增大或减弱转角，使手指骨架转动幅度增大或降低。本发明解决了机器人手指的转角不灵敏的问题，提高了患者的舒适度和安全性。
【IPC分类】A61B34/32
【公开号】CN105708551
【申请号】CN201610218083
【发明人】张贯京, 陈兴明, 高伟明, 李慧玲, 刘志凡
【申请人】深圳市兼明科技有限公司