CN103808535A - 一种智能空气微生物采样系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能空气微生物采样系统，包括有：采样结构、装载桶结构、平皿抓取结构，所述的采器部分、装载桶结构、平皿抓取结构均贯穿于操作台，操作台上还有皿盖放置处；所述的采样结构有2号采样器、1号采样器和采样盖，按序依次叠放于操作台上端面上。装载桶结构主要包括四个平皿存储桶，用于存储未采样平皿和已经采样的平皿。平皿抓取结构主要包括机械爪手臂、机械手爪、机械爪电机、旋转电机和松紧电机完成抓取或放松目标平皿。本发明型运行稳定，功耗低、环境适应性强、自动化程度高、在满足不同规格大小的采样平皿的条件下，实现了无需人为介入，进行采样平皿的自动存取、自动更换，自动连续采样。

Description

一种智能空气微生物采样系统

技术领域

本发明涉及空气微生物检测领域，具体涉及一种智能空气微生物采样系统。

背景技术

空气微生物对环境的污染以及人群健康的危害日益严重并受到各方的关注。通过一组数据可以反映出空气中微生物对人群健康的危害性，世界上主要传染病近三分之一是靠空气中的微生物传播的，微生物病毒引起了近五分之一的呼吸道感染疾病。所以，准确地监测室内外环境空气中的微生物污染，对制定环境标准，消除危害和保障人民健康都是十分重要的。

为了准确的检测空气中微生物，首要任务就是对空气中微生物进行采样。目前市场上存在的空气微生物采样器虽然基本都能实现采样功能，但是都需要专人现场操作，在恶劣环境下，这对操作人员的人身安全是极其不利的；另外，现有的采样器只适用单一规格大小平皿。不能适应于现有的不同规格大小的采样需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能空气微生物采样系统，在满足不同规格大小的采样平皿的条件下，实现高度自动化采样过程，无需人为介入，进行采样平皿的自动存取、自动更换，自动连续采样。

为了达到上述目的，本发明采用的方案为：

一种智能空气微生物采样系统，包括有：采样结构、平皿抓取结构、装载桶结构，所述的采样结构、平皿抓取结构、装载桶结构均贯穿于操作台，所述的操作台上还有皿盖放置处，位于所述的采样结构和平皿抓取结构之间。

所述的采样结构有2号采样器、1号采样器和采样盖，按序累放于操作台的上端面上。采样机构还包括有一个电机为采样器电机，所述的采样器电机位于操作台的下端面上，所述的采样器电机通过螺杆与皿盒升降连接板连接，所述的皿盒升降连接板通过杠杆与皿桶外盖连接，所述的皿桶外盖上有到位开关。所述的皿盒升降连接板的两端侧各有一个采样器拉紧杆。所述的两采样器拉紧杆贯穿操作台依次与所述的1号采样器和采样盖连接。穿过所述的操作台与所述的1号采样器外侧突出部分一端连接的还有下限位杆，上限位杆穿过所述的1号采样器外侧突出部分的另一端与所述的采样盖连接。这样，当所述的采样器电机正转时，带动所述的螺杆的正向转动，从而带动所述的皿盒升降连接板和采样器拉紧杆的上升，所述的采样盖首先被顶出，脱离所述的1号采样器，在所述的上限位杆的作用下，所述的采样盖和1号采样器之间的相对距离达到一个固定值，随着所述的螺杆的继续转动，所述的1号采样被顶出，脱离所述的2号采样器，在所述的下限位杆的作用下，所述的1号采样器和2号采样器之间的距离达到一个固定值。相应地，在所述的杠杆的作用下，所述的螺杆的正向转动带动所述的皿桶外盖的打开。从而完成了一次所述的采样结构和皿桶外盖的同步打开。同样，当所述的采样器电机反转时，将完成所述的采样结构和皿桶外盖的关闭。

所述的平皿抓取结构有一电机为机械爪升降电机，所述的升降电机安装在导轨基板的一侧，在所述的导轨基板的另一侧有导轨，和两个同步轮，分别为机械爪上同步轮和机械爪下同步轮，其中所述的机械爪上同步轮与所述的升降电机连接。所述的导轨嵌入进倒L形的升降电机连接模块的一侧卡槽内，机械爪皮带绕过所述的机械爪上同步轮和机械爪下同步轮，穿过所述的倒L形的升降电机连接模块。机械爪手臂主轴穿过所述的操作台，所述的机械爪手臂主轴一端与所述的倒L形的升降电机连接模块的另一侧以及旋转电机和角度传感器连接，所述的旋转电机和角度传感器位于升降电机连接模块的下端，位于操作台上端面的所述的平皿抓取结构包括机械爪，所述的机械爪包括机械爪手臂和机械手爪。所述的机械爪手臂与所述的机械爪手臂主轴的另一端连接，包括有松紧电机、手抓驱动模块。所述的松紧电机安装在所述的机械爪手臂上，所述的手抓驱动模块包括手抓驱动轴、手抓推动螺杆、手抓驱动滑块、手抓推动杆，所述的手抓驱动轴安装在所述的松紧电机的一端，所述的手抓推动螺杆嵌套在所述的手抓驱动轴上，所述的手抓驱动滑块的上端面与所述的手抓推动螺杆连接，所述的手抓驱动滑块的下端面与所述的手抓推动杆连接，所述的手抓推动杆嵌入在所述的机械手臂的槽内，所述的手抓推动杆通过杠杆连接有机械手爪，所述的机械手爪分布于机械爪下端面上，构成圆圈上的点，能够全方位的加紧或放松目标平皿。

所述的平皿抓取结构完成抓取或放松目标平皿主要由所述的机械爪电机、旋转电机和松紧电机完成。所述的机械爪升降电机的正反向转动带动所述的机械爪皮带的传动，从而带动所述的升降电机连接模块沿着所述的导轨作直线上升或下降运动，所述的机械爪随之脱离所述的操作台做直线上升或下降运动；同时，在所述的旋转电机的作用下，所述的机械爪做平面360度的旋转运动。所述的松紧电机的正反向转动，推动着所述的手抓驱动螺杆的正反向转动，从而驱动所述的手抓驱动螺纹带动所述的手抓推动杆的前进或后退，当所述的手抓推动杆处于前进状态时，所述的机械手爪向外张开，当所述的手抓推动杆处于后退状态时，所述的机械手爪向内合拢，所述的机械手爪张开和合拢的程度由所述的松紧电机控制，同时，通过所述的角度传感器获取所述的机械爪的位置，从而完成对要求指定位置的不同大小的目标平皿的抓取或放松动作。

所述的装载桶结构包括有平皿存储桶定位板，所述的平皿存储桶定位板上有四个圆孔，所述的操作台上相应有四个与之垂直的四个圆孔，四个平皿存储桶分别嵌入在所述的平皿存储桶定位板上的四个圆孔和操作台四个圆孔内，分别为1号平皿存储桶、2号平皿存储桶、3号平皿存储桶、4号平皿存储桶。其中所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶用于放置干净未采样平皿，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶用于放置采样完成有菌平皿，所述的四个平皿存储桶内各嵌套有一个平皿托盘。所述的平皿存储桶定位板的两侧分别有一根光轴：1号光轴和2号光轴，所述的1号光轴嵌入进所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位，所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位的端侧与1号皮带锁定卡固定连接；同样，所述的2号光轴嵌入进所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位的端侧与2号皮带锁定卡固定联接。所述的平皿存储桶定位板的下端面的中心位置安装有一电机为皿桶升降电机，所述的皿桶升降电机与同步轮轴连接。两个光轴之间，位于操作台下端面上和同步轮轴上各有一同步轮，分别为上同步轮和下同步轮，皮带绕过上所述的同步轮和所述的下同步轮，穿过所述的1号皮带锁定卡和2号皮带锁定卡。这样，当所述的皿桶升降电机正转时，带动所述的皮带的正向传动，在所述的平皿托盘的作用下，所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的平皿上升一定的高度，相应地，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的平皿下降同样高度动作。同样，所述的皿桶电机反转时，带动所述的皮带的反向传动，在平皿托盘的作用下，所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的平皿完成下降动作，相应地，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的平皿完成上升动作。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明型运行稳定，功耗低、环境适应性强、自动化程度高、在满足不同规格大小的采样平皿的条件下，实现了无需人为介入，进行采样平皿的自动存取、自动更换，自动连续采样。

附图说明

图1是本发明型的总体结构示意图；

图2是本发明型的采样结构详细结构图

图3是本发明型平皿抓取结构详细结构图；

图4是本发明型的装载桶结构详细结构图。

具体实施方式

下面主要结合附图对本发明型的结构组成和实施过程做进一步的详细说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1、图2、图3、图4所示,本发明型的一种智能空气微生物采样系统包括有：采样结构3、平皿抓取结构2、装载桶结构1。其中，采样结构3、平皿抓取结构2、装载桶结构1均贯穿于操作台4，操作台4上还有皿盖放置处5，位于采样结构3和平皿抓取结构2之间。

如图1、图2所示，采样结构3包括2号采样器42、1号采样器43和采样盖44，按序累放于操作台4的上端面上。采样机构3还包括有一个电机为采样器电机45，所述的采样器电机45位于操作台4的下端面上，采样器电机45通过螺杆46与皿盒升降连接板47连接，皿盒升降连接板47通过采样杠杆48与皿桶外盖49连接，皿桶外盖49上有到位开关50。皿盒升降连接板47的两端侧各有一个采样器拉紧杆51。两采样器拉紧杆51贯穿操作台4依次与1号采样器43和采样盖44连接。穿过操作台4与1号采样器43外侧突出部分一端连接的还有下限位杆52，上限位杆53穿过1号采样器43外侧突出部分的另一端与采样盖44连接。这样，当采样器电机45正转时，带动螺杆46的正向转动，从而带动皿盒升降连接板47和采样器拉紧杆51的上升，采样盖44首先被顶出，脱离1号采样器43，在上限位杆53的作用下，采样盖44和1号采样器43之间的相对距离达到一个固定值，随着螺杆46的继续转动，1号采样43被顶出，脱离2号采样器42，在所述的下限位杆52的作用下，1号采样器43和2号采样器44之间的距离达到一个固定值。相应地，在采样杠杆48的作用下，螺杆46的正向转动带动皿桶外盖49的打开。从而完成了一次采样结构3和皿桶外盖49的打开。同样，采样器电机45反转时，将完成采样器结构3和皿桶外盖49同步关闭。

如图1、图3所示，平皿抓取结构2有一电机为机械爪升降电机25，升降电机25安装在导轨基板26的一侧，在导轨基板26的另一侧有导轨27，和两个同步轮，分别为机械爪上同步轮28和机械爪下同步轮29，其中机械爪上同步轮28与机械爪升降电机25连接。导轨27嵌入进倒L形的升降电机连接模块30的一侧卡槽内，机械爪皮带31绕过机械爪上同步轮28和机械爪下同步轮29，穿过升降电机连接模块30。机械爪手臂主轴32一端穿过升降电机连接模块30的另一侧以及旋转电机33和角度传感器34连接，旋转电机33和角度传感器34位于升降电机连接模块30的下端。平皿抓取结构2还包括机械爪35，机械爪35包括机械爪手臂36和机械手指37，分布于操作台4上端面上。机械爪手臂36与机械爪手臂主轴32的另一端连接，包括有松紧电机38、手抓驱动模块39。松紧电机38安装在机械爪手臂36上，手抓驱动模块39包括手抓驱动轴40、手抓推动螺杆41、手抓驱动滑块42、手抓推动杆43。手抓驱动轴40安装在松紧电机38的一端，手抓推动螺杆41嵌套在手抓驱动轴40上，手抓驱动滑块39的上端面与手抓推动螺杆41连接，手抓驱动滑块39的下端面与手抓推动杆41连接，手抓推动杆41嵌入在机械爪手臂36的槽内，手抓推动杆43通过杠杆44连接有机械手爪37，机械手爪37分布于机械爪下端面上，构成圆圈上的点，能够全方位的加紧或放松目标平皿。平皿抓取结构2完成抓取或放松目标平皿主要由机械爪升降电机25、旋转电机33和松紧电机38完成。机械爪升降电机25的正反向转动带动机械爪皮带32的传动，从而带动升降电机连接模块30沿着导轨27作直线上升或下降运动，机械爪35随之脱离操作台4做直线上升或下降运动；同时，在旋转电机33的作用下，机械爪35做平面360度的旋转运动。松紧电机38的正反向转动，推动着手抓驱动螺杆41的正反向转动，从而驱动手抓驱动滑块39带动手抓推动杆41的前进或后退，当手抓推动杆41处于前进状态时，机械手爪37向外张开，当手抓推动杆41处于后退状态时，机械手爪37向内合拢，机械手爪37的张开和合拢的程度由松紧电机38控制，同时，通过角度传感器34获取机械爪35的位置，从而完成对要求指定位置的不同大小的目标平皿的抓取或放松动作。

如图1、图4所示，装载桶结构1包括有平皿存储桶定位板6，平皿存储桶定位板6上有四个圆槽7，操作台4上相应有四个与之垂直的四个圆孔8，四个平皿存储桶分别嵌入在四个圆槽7和四个圆孔8内，分别为1号平皿存储桶9、2号平皿存储桶10、3号平皿存储桶11、4号平皿存储桶12。其中1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10用于放置干净未采样平皿，3号平皿存储桶11和4号平皿存储桶12用于放置采样完成有菌平皿，四个平皿存储桶内各嵌套有一个平皿托盘13。平皿存储桶定位板6的两侧分别有一根光轴：1号光轴17和2号光轴18，1号光轴17嵌入进1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的平皿托盘突出连接部位，1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的平皿托盘突出连接部位的端侧与1号皮带锁定卡19固定连接；同样，2号光轴18嵌入进3号平皿存储桶11和4号平皿存储桶12内的平皿托盘突出连接部位，3号平皿存储桶11和4号平皿存储桶12内的平皿托盘突出连接部位的端侧与2号皮带锁定卡25固定连接。平皿存储桶定位板6的下端面的中心位置安装有一电机为皿桶升降电机20，皿桶升降电机20与同步轮轴21连接。两个光轴之间，位于操作台4下端面上和同步轮轴21上各有一同步轮，分别为上同步轮22和下同步轮23，皮带24绕过上同步轮22和下同步轮23，穿过1号皮带锁定卡19和2号皮带锁定卡25。这样，当皿桶升降电机20正转时，带动皮带24的正向传动，在1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的平皿托盘的作用下，1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的平皿上升一定的高度，相应地，3号平皿存储桶11和4号平皿存储桶12内的平皿下降同样高度动作。同样，皿桶升降电机20反转时，带动皮带24的反向传动，1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的平皿托盘的作用下，1号平皿存储桶11和2号平皿存储桶12内的平皿完成下降动作，相应地，3号平皿存储桶11和4号平皿存储桶12内的平皿完成上升动作。

一次完整自动存取、自动的采样过程为：皿桶升降电机20正转，1号平皿存储桶9和2号平皿存储桶10内的未采样平皿做上升动作，在到位开关50的作用下，存储桶内的最上面平皿正好上升至露出平皿存储桶一套平皿高度位置，3号平皿存储桶11和4平皿存储桶12内的最上面平皿正好下降至操作台4以下一套平皿高度位置，方便后续机械爪35对平皿的抓取。采样电机45正转，采样结构3和皿桶外盖49同步打开，在机械爪升降电机25、旋转电机33和松紧电机38的作用下，机械爪35开始按序工作，首先，机械爪35将所述的1号平皿存储桶内的皿盖抓取至所述的皿盖放置处进行放置，将1号平皿存储桶9内的平皿抓取至1号采样器43处进行放置，机械爪35继续动作，2号平皿存储桶10内的皿盖抓取至所述的皿盖放置处5进行放置，将2号平皿存储桶10内的平皿抓取至2号采样器42处进行放置，采样电机45反转，采样结构3和皿桶外盖49同步进行关闭，按照预先设置的时间进行采样工作。采样时间到达后，采样电机45正转，采样结构3和皿桶外盖49同步打开，机械爪35开始进行收取采样平皿的工作，首先依次将1号采样器43处的平皿和皿盖放置处5的皿盖抓取至3号平皿存储桶11内，随后依次将所述的2号采样器42处的平皿和皿盖放置处5的皿盖抓取至4号平皿存储桶12内。采样电机45反转，采样结构3和皿桶外盖49同步关闭。至此，一次完整的自动存取、自动采样工作完成。通过设定的时间间隔和采样时间，该装置可以进行连续采样工作。

本发明提出的一种智能空气微生物采样系统，该系统功能全面，运行稳定，功耗低、环境适应性强，具有全自动控制，整个采样过程，无需人为介入，可满足不同规格大小平皿工作的要求，克服了传统的只适用一种规格大小的平皿的需求。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能空气微生物采样系统，其特征在于包括：采样结构、平皿抓取结构和装载桶结构，所述的采样结构、平皿抓取结构、装载桶结构均贯穿于操作台，所述的操作台上还有皿盖放置处，位于所述的采样结构和平皿抓取结构之间。

2.根据权利要求1所述的一种智能空气微生物采样系统，其特征在于：所述的采样结构有2号采样器、1号采样器和采样盖，按序累放于操作台的上端面上；采样结构还包括有一个电机为采样器电机，所述的采样器电机位于操作台的下端面上，所述的采样器电机通过螺杆与皿盒升降连接板连接，所述的皿盒升降连接板通过杠杆与皿桶外盖连接，所述的皿桶外盖上有到位开关；所述的皿盒升降连接板的两端侧各有一个采样器拉紧杆；所述的两个采样器拉紧杆贯穿操作台依次与所述的1号采样器和采样盖连接，穿过所述的操作台与所述的1号采样器外侧突出部分一端连接的还有下限位杆，上限位杆穿过所述的1号采样器外侧突出部分的另一端与所述的采样盖连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能空气微生物采样系统，其特征在于：当所述的采样器电机正向或者反向转动时，所述的采样结构和皿桶外盖被同步打开或关闭，当所述的采样结构和皿桶外盖完成同步打开动作时，在所述的上限位杆的作用下，所述的采样盖和1号采样器之间的相对距离达到一个固定值，正好等于所述上限位杆的长度，在所述的下限位杆的作用下，所述的1号采样器和2号采样器之间的相对距离达到一个固定值，正好等于所述下限位杆的长度。

4.根据权利要求1所述的一种智能空气微生物采样系统，其特征在于：所述的平皿抓取结构有一电机为机械爪升降电机，所述的升降电机安装在导轨基板的一侧，在所述的导轨基板的另一侧有导轨，和两个同步轮，分别为机械爪上同步轮和机械爪下同步轮，其中所述的机械爪上同步轮与所述的升降电机连接，所述的导轨嵌入进倒L形的升降电机连接模块的一侧卡槽内，机械爪皮带绕过所述的机械爪上同步轮和机械爪下同步轮，穿过所述的倒L形的升降电机连接模块，机械爪手臂主轴穿过所述的操作台，所述的机械爪手臂主轴一端与所述的倒L形的升降电机连接模块的另一侧以及旋转电机和角度传感器连接，所述的旋转电机和角度传感器位于升降电机连接模块的下端，位于操作台上端面的所述的平皿抓取结构包括机械爪，所述的机械爪包括机械爪手臂和机械手爪，所述的机械爪手臂与所述的机械爪手臂主轴的另一端连接，包括有松紧电机、手抓驱动模块，所述的松紧电机安装在所述的机械爪手臂上，所述的手抓驱动模块包括手抓驱动轴、手抓推动螺杆、手抓驱动滑块、手抓推动杆；所述的手抓驱动轴安装在所述的松紧电机的一端，所述的手抓推动螺杆嵌套在所述的手抓驱动轴上，所述的手抓驱动滑块的上端面与所述的手抓推动螺杆连接，所述的手抓驱动滑块的下端面与所述的手抓推动杆连接，所述的手抓推动杆嵌入在所述的机械手臂的槽内，所述的手抓推动杆通过杠杆连接有机械手爪，所述的机械手爪分布于机械爪下端面上，构成圆圈上的点，能够全方位的加紧或放松目标平皿；根据平皿的大小需求，所述的松紧电机控制所述的机械手爪张开和合拢的程度，从而完成对不同规格大小的目标平皿的抓取或放松；同时，通过所述的角度传感器获取所述的机械爪的位置。

5.根据权利要求1所述的一种智能空气微生物采样系统，其特征在于：所述的装载桶结构包括有平皿存储桶定位板，所述的平皿存储桶定位板上有四个圆孔，所述的操作台上相应有四个与之垂直的四个圆孔，四个平皿存储桶分别嵌入在所述的平皿存储桶定位板上的四个圆孔和操作台四个圆孔内，分别为1号平皿存储桶、2号平皿存储桶、3号平皿存储桶、4号平皿存储桶，其中所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶用于放置干净未采样平皿，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶用于放置采样完成有菌平皿，所述的四个平皿存储桶内各嵌套有一个平皿托盘；所述的平皿存储桶定位板的两侧分别有一根光轴：即1号光轴和2号光轴，所述的1号光轴嵌入进所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位，所述的1号平皿存储桶和2号平皿托盘的突出部分连接部位的端侧与1号皮带锁定卡固定连接；同样，所述的2号光轴嵌入进所述的3号平皿存储和4号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的托盘的突出部分连接部位的端侧与2号皮带锁定卡固定联接，所述的平皿存储桶定位板的下端面的中心位置安装有一电机为皿桶升降电机，所述的皿桶升降电机与同步轮轴连接，两个光轴之间，位于操作台下端面上和同步轮轴上各有一同步轮，分别为上同步轮和下同步轮，皮带绕过上所述的同步轮和所述的下同步轮，穿过所述的1号皮带锁定卡和2号皮带锁定卡；

当所述的皿桶升降电机正反向转时，带动所述的皮带的正反向传动，在所述的平皿托盘的作用下，所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的平皿上升或者下降一定的高度，相应地，所述的3号平皿存储桶和4号平皿存储桶内的平皿完成相反的动作，下降或者上升同样高度动作。

6.根据权利要求1所述的一种智能空气微生物采样系统，其特征在于：在进行采样工作时，所述的皿桶升降电机正转，在所述的到位开关和皮带的作用下，所述的1号平皿存储桶和2号平皿存储桶内的最上面平皿正好上升至露出平皿存储桶一套平皿高度位置，所述的3号平皿存储桶和4平皿存储桶内的最上面平皿正好下降至操作台以下一套平皿高度位置，方便后续所述的机械爪对平皿的存取。

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