[发明专利]基于柔性传感的智能无人核酸采样系统

权利要求书

1.基于柔性传感的智能无人核酸采样系统，其特征在于，包括摄像头系统、机械臂、控制装置、柔性末端夹持装置和柔性应变传感器，所述摄像头系统连接所述控制装置，所述控制装置连接所述机械臂，所述柔性应变传感器设置于所述柔性末端夹持装置的夹取端，所述柔性应变传感器连接所述控制装置，

所述摄像头系统用于采集受试者的人脸图像，根据所述人脸图像和预设的人脸图像数据库确定受试者的身份信息，并将所述人脸图像发送至所述控制装置；以及采集带有不同标记的棉签图片，并发送至所述控制装置，所述棉签用于所述受试者的口腔采样；

所述控制装置根据接收的所述带有不同标记的棉签图片和预设的棉签夹取顺序获取待夹取棉签位置信息，根据所述待夹取棉签位置信息发送第一控制指令至所述机械臂；获取第一柔性应变传感器信号，根据所述第一柔性应变传感器信号检测所述柔性末端夹持装置是否夹取到对应棉签，在确定所述柔性末端夹持装置夹取到对应棉签后，发送第二控制指令至所述机械臂；获取第二柔性应变传感器信号，根据所述第二柔性应变传感器信号检测所述机械臂的采样动作幅度是否满足预设要求时，当所述机械臂的采样动作幅度满足预设要求时执行采样，采样完成后发送第三控制指令至所述机械臂；

所述机械臂根据接收的所述第一控制指令带动所述柔性末端夹持装置夹取对应棉签，并根据所述第二控制指令带动所述棉签在所述受试者的口腔开始采样，以及根据接收的所述第三控制指令带动采样后的棉签至样品放置处；

所述柔性应变传感器发送第一柔性应变传感器信号至所述控制装置；以及发送第二柔性应变传感器信号至所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像头系统包括CSI摄像头和USB摄像头，所述CSI摄像头和所述USB摄像头连接所述控制装置，

所述CSI摄像头用于采集受试者的人脸图像，根据所述人脸图像和预设的人脸图像数据库确定受试者的身份信息，并将所述人脸图像发送至所述控制装置；

所述USB摄像头用于采集带有不同标记的棉签图片，并将所述带有不同标记的棉签图片发送至所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集受试者的人脸图像，根据所述人脸图像和预设的人脸图像数据库确定受试者的身份信息，并将所述人脸图像发送至所述控制装置，包括：

采集受试者的人脸图像，将所述人脸图像输入至预先训练的特征模型提取得到人脸特征，将所述人脸特征与预设的人脸图像数据库进行相似度比对确定受试者的身份信息，并将带有所述人脸特征的人脸图像发送至所述控制装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括树莓派和STM32单片机，所述树莓派连接所述STM32单片机，所述树莓派连接所述摄像头系统，所述STM32单片机连接所述机械臂和所述柔性应变传感器，

所述树莓派用于根据接收的所述带有不同标记的棉签图片和预设的棉签夹取顺序获取待夹取棉签位置信息，以及根据接收的所述带有人脸特征的人脸图像判断所述受试者的口腔是否张开，在确定所述受试者口腔张开时，发送所述待夹取棉签位置信息以及所述受试者口腔张开信号至所述STM32单片机；

所述STM32单片机用于在接收到所述受试者口腔张开信号后，根据所述待夹取棉签位置信息发送第一控制指令至所述机械臂；获取第一柔性应变传感器信号，根据所述第一柔性应变传感器信号检测所述柔性末端夹持装置是否夹取到对应棉签，在确定所述柔性末端夹持装置夹取到对应棉签后，发送第二控制指令至所述机械臂；以及获取第二柔性应变传感器信号，根据所述第二柔性应变传感器信号检测所述机械臂的采样动作幅度是否满足预设要求时，当所述机械臂的采样动作幅度满足预设要求时执行采样，采样完成后发送第三控制指令至所述机械臂。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述树莓派根据接收的所述带有人脸特征的人脸图像判断所述受试者的口腔是否张开，包括：

根据所述带有人脸特征的人脸图像进行五官68个人体特征点提取；

从所述68个人体特征点中确定51-66的特征点的欧式距离变化值；

根据所述欧式距离变化值和预设的距离阈值进行比较得到比较结果，根据所述比较结果判断所述受试者的口腔是否张开。