面向核酸样本自动采集的多关节机械臂结构

　　该机械臂结构针对呼吸道样本自动化采集场景开发，核心解决人工采样过程中人员暴露风险高、采样力度一致性差、大流量筛查场景人力不足的痛点，可适配口咽、鼻咽两类采样操作需求，适配标准化采样拭子与样本试管的配套使用流程。从结构布局来看，设备采用底座固定式安装方案，底部配重基座直径控制在280mm范围内，整体展开最大作业半径为620mm，竖直方向最高作业点位距安装基面750mm，最低作业点位可覆盖距基面120mm的试管架放置区域，安装时仅需预留800mm见方的操作台面即可满足全行程运动无干涉要求，可直接部署在现有核酸采样亭、发热门诊采样工位、移动筛查采样点，无需对现有场地做大规模改造。设计过程中参考了成熟工业多关节机械手的运动构型，

　　对关节自由度做了针对性优化：底座设置回转关节，可实现±160°水平回转覆盖采样位与试管架位；大臂、小臂分别设置俯仰关节，搭配末端执行器的两个微调旋转自由度，总共五个运动自由度，既满足采样动作所需的姿态调整范围，又避免冗余自由度带来的控制复杂度提升与成本增加。末端执行器采用弹性夹持结构，可适配直径3-5mm的标准采样拭子，夹持力控制在1.5-3N区间，既保证采样过程中拭子不会松脱，又不会因夹持力过大夹断拭子杆；采样端设置压力反馈结构，当拭子接触采样部位压力达到设定阈值时自动停止进给，避免对受检者造成黏膜损伤，采样动作的进给行程、停留时间、旋转圈数均可根据采样规范做参数调整，保证采样力度与采样深度的一致性。完成采样动作后，

　　机械臂可自动移动至试管架工位，配合试管架的自动换管机构，完成拭子折断、试管盖帽更换的连贯动作，单工位采样循环耗时可控制在25秒以内，相比人工采样效率提升40%以上，同时完全避免采样人员与受检者的直接接触，大幅降低交叉感染风险。结构设计上所有关节走线均采用内部穿线方案，外部无裸露线缆，外表面做圆弧过渡处理无尖锐棱角，外壳采用医用级ABS材质，可耐受每日多次的医用酒精、含氯消毒剂喷洒擦拭消毒，满足医疗场景的卫生消杀要求；关节传动部分采用密封式谐波减速结构，防护等级达到IP54，可阻挡消杀过程中的液体飞溅进入传动结构内部，延长设备维护周期。