【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及穿刺机器人，具体涉及一种基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人及其工作方法。
技术介绍
1、医疗技术向微创诊断和治疗的方向发展，胶囊内窥镜机器人代表了医疗领域的重要创新，其能够在不开展昂贵和侵入性的手术的情况下进行内窥检查。当前胶囊机器人大多仅有图像采集功能，从而限制了胶囊机器人的临床应用。因此国内外的研究学者们对胶囊机器人的活检、靶向给药、环境检测、止血、锚定等诊疗功能进行了相关研究。
2、专利cn202210493922.5公开一种基于多轴连杆机构的非同迹式胶囊状活检机器人，包括叶片、小电机、主电机、压簧、电磁铁、非同迹多连杆机构等，利用主电机控制非同迹多连杆机构，从而使其中的取样钳的伸缩移动和开合运动，从而实现了取样钳的移动、驻停、取样、卸料的一连串动作。专利cn202010685920.7公开一种磁控主动运动活检胶囊机器人及其工作方法，包括磁开关、可活动主体部分、不可活动主体部分、锚定机构、活检机构、胶囊型头部。其在不增加胶囊机器人额外能耗的前提下将外磁场与胶囊机器人内置磁铁耦合产生的磁力矩转变为活检切削力，实现检测。
3、现有活检穿刺机器人大多通过夹取、刮取等方式获取组织，其缺陷在于是只能采集表面活检样本，难以检测到胃肠道中的粘膜下肿瘤，降低了诊断准确性，且穿刺过程中不能实现径向旋转，导致穿刺精度低，因此有必要设计一种基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人及其工作方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本
2、本专利技术提供了一种基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其包括折展组件、穿刺组件、驱动磁铁和图像采集组件，所述穿刺组件位于所述折展组件内，所述驱动磁铁设置在所述折展组件的底座上，所述图像采集组件设置于所述折展组件的末端板上，通过机械臂末端的电磁铁控制所述驱动磁铁运动，改变电磁铁的电流强度实现所述折展组件的伸缩旋转，所述折展组件，其包括kresling折纸机构、末端板、底座和系绳环，所述kresling折纸机构包括内四边形单元和外六边形单元，所述外六边形单元套设在所述内四边形单元的外层，所述内四边形单元的两端分别与所述穿刺组件的针座、底座连接，所述外六边形单元的两端分别与所述末端板、底座固定连接，所述内四边形单元和外六边形单元均包括多个依次转动连接的三角形，所述内四边形单元在初始伸展状态下为长方形结构，所述外六边形单元在初始伸展状态下为平行四边形结构，所述内四边形单元，其包括第一面板、第二面板、第三面板和第四面板，所述第一面板、第二面板、第三面板和第四面板均为三角形状，所述第一面板底边通过第一转动副与所述第二面板底边连接，所述第二面板侧边通过第二转动副与所述第三面板侧边连接，所述第三面板底边通过第三转动副与所述第四面板底边连接，所述系绳环设置于所述底座底端；所述穿刺组件，其包括穿刺针、针套筒、针座和引导板，所述穿刺针的第一端穿设于所述针座中，且所述穿刺针与所述针座过盈配合，所述穿刺针的第二端穿过所述引导板中间的限位孔并插设在所述针套筒中，所述穿刺针在所述引导板和针套筒的作用下作直线运动，所述引导板周侧与所述外六边形单元的内壁配合连接；通过所述内四边形单元与所述外六边形单元复合结构设置，使所述折展组件在活检穿刺中轴向伸缩的同时能径向旋转，通过轴向磁力的正弦变化驱动穿刺针在胃组织内外的往复运动，穿刺结束后通过所述kresling折纸机构自身的弹性恢复力使所述穿刺针的快速收回。
3、可优选的是，所述图像采集组件，其包括控制器、led灯、摄像头和接触环，所述控制器设置在所述末端板上，所述led灯沿圆周阵列在所述针套筒四周，所述接触环设置在所述末端板的中间位置。
4、可优选的是，所述kresling折纸机构由双层bopp塑胶覆膜纸折叠而成。
5、可优选的是，所述穿刺针采用外径0.55mm、内径0.3mm的皮下注射针。
6、可优选的是，所述第一转动副为谷折痕，所述第二转动副为峰折痕，所述第三转动副为裁剪线。所述第一转动副和第二转动副的转动角度范围均为0～90°，且所述第一转动副与所述第二转动副的转动角度相反。
7、可优选的是，所述末端板、底座和引导板均为正多边形结构。
8、第二方面，本专利技术还提供用于基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人的工作方法，包括以下步骤：
9、s1、将折展组件折叠并冰封制成冰胶囊，根据待检测人员的体态调整机械臂末端位姿；
10、s2、活检准备：喝下苏打水并服下冰胶囊，待冰胶囊融化后，胶囊在机械臂引导下在胃内四处移动，成像检查胃壁，通过图像采集组件收集消化道信息，通过定位摄像头的实时反馈，机械臂末端的电磁铁通过驱动磁铁带动末端板移动至可疑病变处，调整穿刺针对准待检测部位；
11、s3、活检穿刺过程：通过控制机械臂末端电磁铁的电流强度产生正弦磁场，驱动磁铁驱动穿刺针连续插入待测部位5-10次，若发现多个疑似病变处，依次对各位置进行活检穿刺；
12、s4、活检过程结束：机械臂末端的电磁铁断电，驱动磁铁不受驱动，通过kresling折纸机构的自身弹性恢复至初始伸展状态，使穿刺针脱离组织，操作者通过底座上的系绳环将胶囊收回；
13、s5、组织检测：将活检穿刺针和针座取出，并连接到注射器上，按压注射器获取穿刺针头内的组织，取出的组织被涂抹、染色，固定在显微镜载玻片上，送至细胞学中心检测。
14、可优选的是，所述步骤s2中，通过摄像头捕捉穿刺针初始下降过程中是否与需穿刺部位接触，若未接触，则施加横向磁场进行调整。
15、可优选的是，所述步骤s2中，通过图像采集组件中摄像头结合深度学习中的卷积神经网络对病变数据训练集进行训练，通过交叉熵函数进行损失判断，用于辅助检测病变。
16、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
17、1.本专利技术基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，通过内四边形单元和外六边形单元配合设置，使折展组件在活检穿刺轴向伸缩的同时能径向旋转，且穿刺针在引导板和针套筒的作用下作直线运动，解决了穿刺针针受偏转力的影响而导致针头弯曲等问题。
18、2.本专利技术基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，kresling折纸机构为双层bopp塑胶覆膜纸，穿刺结束后利用kresling折纸机构自身的弹性恢复力收回穿刺针，防止磁场收针时导致胶囊突然离开胃壁瞬间失去控制，提高了操作的安全性。
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1.一种基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，其包括折展组件、穿刺组件、驱动磁铁和图像采集组件，所述穿刺组件位于所述折展组件内，所述驱动磁铁设置在所述折展组件的底座上，所述图像采集组件设置于所述折展组件的末端板上，通过机械臂末端的电磁铁控制所述驱动磁铁运动，改变电磁铁的电流强度实现所述折展组件的伸缩旋转，
2.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述图像采集组件，其包括控制器、LED灯、摄像头和接触环，所述控制器设置在所述末端板上，所述LED灯沿圆周阵列在所述针套筒四周，所述接触环设置在所述末端板的中间位置。
3.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述Kresling折纸机构由双层BOPP塑胶覆膜纸折叠而成。
4.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述穿刺针采用外径0.55mm、内径0.3mm的皮下注射针。
5.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检
6.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述末端板、底座和引导板均为正多边形结构。
7.一种用于权利要求1～6之一所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人的工作方法，其特征在于，步骤S2中，通过摄像头捕捉穿刺针初始下降过程中是否与需穿刺部位接触，若未接触，则施加横向磁场进行调整。
9.根据权利要求7所述的基于Kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人的工作方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过图像采集组件中摄像头结合深度学习中的卷积神经网络对病变数据训练集进行训练，通过交叉熵函数进行损失判断，用于辅助检测病变。
...【技术特征摘要】
1.一种基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，其包括折展组件、穿刺组件、驱动磁铁和图像采集组件，所述穿刺组件位于所述折展组件内，所述驱动磁铁设置在所述折展组件的底座上，所述图像采集组件设置于所述折展组件的末端板上，通过机械臂末端的电磁铁控制所述驱动磁铁运动，改变电磁铁的电流强度实现所述折展组件的伸缩旋转，
2.根据权利要求1所述的基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述图像采集组件，其包括控制器、led灯、摄像头和接触环，所述控制器设置在所述末端板上，所述led灯沿圆周阵列在所述针套筒四周，所述接触环设置在所述末端板的中间位置。
3.根据权利要求1所述的基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述kresling折纸机构由双层bopp塑胶覆膜纸折叠而成。
4.根据权利要求1所述的基于kresling折纸的磁控胃内活检穿刺机器人，其特征在于，所述穿刺针采用外径0.55mm、内径0.3mm的皮下注射针。
5.根据权利要求1所述的基于kres...
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