CN107363863A - 用于生物实验器具连接的公母头连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化机器人的转接装置技术领域，特别是涉及一种用于生物实验器具连接的公母头连接装置。包括用于安装在生物实验工作站上的母头主体和用于与机械臂连接的公头主体，所述公头主体和母头主体之间通过吸附机构实现锁紧连接和连接松开的状态切换。本发明的有益效果是：通过吸附装置实现公头主体和母头主体的快速吸附和分离，简化了结构，提高了更换效率，而且吸附连接也避免出现连接刚度差的问题，经济效益好。

Description

用于生物实验器具连接的公母头连接装置

技术领域

本发明属于自动化机器人的转接装置技术领域，特别是涉及一种用于生物实验器具连接的公母头连接装置。

背景技术

目前，在国内外用于机器人快速更换工具的装置主要有几种方式：一是由一个主盘和一个工具盘组成，当带有主盘的机器人手臂对准工具盘时，锁紧端口内流过压缩空气并推动主盘中的滚珠，滚珠被精确的推进锁环并被紧锁，解锁时在解锁端口供给空气压力时滚珠松开；二是机械手和安装在机器人手腕上的非圆形轴通过拔销连接，通过设在手爪库上的凸轮面拉出拔销，由外套上的弹簧压入拔销来实现机械手的自动更换，但是这种装置存在连接刚度差的问题。

而在机器人进行工具快速更换时，需要切换机制为锁紧和松开提供动力源。切换机制是指更换器锁紧和松开时提供动力源的方式，目前主要分为：气动式切换、液压式切换、电磁式切换等。其中，气动切换技术由于成本低，过载时能自动保护，工作适应性好等经济性和快速性的优点，广泛应用于工业生产中，但是由于其噪音较大、稳定性稍差等因素，不适合应用于太空、科研等特殊环境中。液压切换机制有较大的操控力，对环境要求不高，适合短距离操纵，但是其操作动作较慢，对载荷变化敏感，维护要求高等缺点，不适合生物实验工作站中移液工作站，不利于实验器具的连接切换。在满足作业能力前提下，根据经济性、快速性、环境限制和工作寿命等方面综合考虑采用电磁式切换机制更有利于适应机器人进行生物学实验研究。但目前缺乏一种适应电磁式切换机制的连接装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于生物实验器具连接的公母头连接装置，用于解决现有技术中连接装置结构复杂、连接操作不便，连接刚度差、经济性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种公母头连接装置，包括用于安装在生物实验工作站上的母头主体和用于与机械臂连接的公头主体，所述公头主体和母头主体之间通过吸附机构实现锁紧连接和连接松开的状态切换。

本发明的有益效果是：通过吸附装置实现公头主体和母头主体的快速吸附和分离，简化了结构，提高了更换效率，而且吸附连接也避免出现连接刚度差的问题，经济效益好。

进一步，所述吸附机构为电磁式切换吸附机构，所述吸附机构包括电磁铁和金属块，所述电磁铁和金属块吸附连接。

进一步，所述金属块为铁块，所述电磁铁安装在公头主体上，所述金属块安装在母头主体上。

进一步，所述公头主体上装有控制线，所述控制线与吸附机构连接，并通过控制线通电或断电实现吸附机构的吸附锁紧和松开分离的状态切换。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用电磁式切换吸附机构，能传递吸附操作信号，定位精确，连接牢固，切换灵活，有利于准确灵活的进行快速切换母头主体以适应不同实验操作。

进一步，所述公头主体和母头主体之间设有用于数据和信号传输的连接器，所述连接器包括连接器公头和连接器母头，所述连接器公头安装在公头主体上，所述连接器母头安装在母头主体上。

进一步，所述公头主体上装有通讯线，所述通讯线与连接器公头连接。

进一步，所述连接器公头上设有铜针，所述连接器公头和连接器母头闭合时通过铜针紧密接触。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过连接器实现试验过程中的一些数据和信号的传输，连接器公头上设置具有弹性的铜针，使得连接器公头和连接器母头在紧密连接时具有良好的接触性，使得数据传输更加稳定，提高了连接器的传输稳定性和使用寿命。

进一步，所述公头主体背面设有用于与机械臂连接安装的安装孔，所述公头主体正面设有与母头主体正面配合定位的定位销，所述母头主体背面设有用于与工具件连接安装的安装孔。

进一步，所述公头主体上设有散热片。

进一步，所述母头主体背面设有用于与生物实验工作站卡接的挂钩。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置安装孔和挂钩使得与外界设备连接时操作更加简单、方便、快速；设置定位销有利公头主体和母头主体准确定位闭合；设置散热片提高该装置的散热性能，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的爆炸示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图。

零件标号说明

1 挂钩；

2 母头主体；

3 连接器母头；

4 金属块；

5 电磁铁；

6 连接器公头；

61 铜针；

7 公头主体；

71 散热片；

72 定位销。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在生物实验工作站中常常需要进行移液、磁珠分选等一些实验操作，在进行试验操作时会用到对应的器具，不同的试验操作需要更换不同的器具，而传统的器具无法安装在生物实验工作站上，也无法进行快速的切换，而本申请通过公母头连接装置实现了器具的快速切换。

如图1和图2所示，本发明的公母头连接装置，包括用于安装在生物实验工作站上的母头主体2和用于与机械臂连接的公头主体7，公头主体7的背面设有用于与机械臂连接安装的安装孔，该安装孔为螺丝孔，通过螺丝将公头主体7安装在机械臂上。母头主体2的背面设有用于与生物实验工作站卡接的挂钩1，挂钩1可以采用圆柱状结构，并且挂钩的中间环设有与生物实验工作站配合的卡槽。母头主体2的背面还设有用于与工具件连接安装的安装孔，该安装孔为螺丝孔，通过螺丝将用于不同实验操作的工具件固定安装在母头主体2上，以适应不同实验操作。公头主体7的正面设有与母头主体2正面配合定位的定位销72，本实施例中设置有四个定位销72，四个定位销72分别设置在公头主体7的四个顶角处，通过设置定位销72有利于公头主体7和母头主体2在吸附合上时准确对位。公头主体7上设有散热片71，通过散热片71实现该公母头连接装置使用过程中的热量散发，提高散热性能，延长使用寿命。

如图1和图2所示，公头主体7和母头主体2之间通过吸附机构实现锁紧连接和连接松开的状态切换。在本实施例中，吸附机构为电磁式切换吸附机构，吸附机构包括电磁铁5和金属块4，金属块4可为铁块，电磁铁5安装在公头主体7上，金属块4安装在母头主体2上。公头主体7上装有控制线，控制线与吸附机构的电磁铁5连接，并通过控制线通电或断电实现吸附机构的吸附锁紧和松开分离的状态切换。当电磁铁5通电时，电磁铁便带有磁性，通过磁性吸附金属块4，使得公头主体7和母头主体2吸附在一起实现锁紧连接；当电磁铁5断电时，电磁铁便失去磁性，电磁体5和金属块4松开脱离，机械臂便带动公头主体7和母头主体2分开。通过采用电磁体5通断电实现公头主体7和母头主体2的牢固连接，同时采用通电控制磁性吸附力，操作简单方便、灵活稳定，精确度更高。吸附机构还可以采用一般磁铁，只需要磁铁提供足够的吸附力使得公头主体7与母头主体2吸附连接，并使得公主头7能带动母头主体2移动，但吸附机构优选采用电磁式切换有利于避免公头主体7和母头主体2连接过程中突然掉落，而且吸附和松开操作更加快速灵活。

如图1和图2所示，公头主体7和母头主体2之间设有用于数据和信号传输的连接器，其中，连接器包括连接器公头6和连接器母头3，连接器公头6安装在公头主体7上，连接器母头3安装在母头主体2上。公头主体7上装有通讯线，通讯线与连接器公头6连接，通过通讯线使得连接器实现电、信号、数据等传输。在本实施例中，连接器为Pogopin(Pogopin为一种由针轴、弹簧、针管三个基本部件通过精密仪器铆压预压之后形成的弹簧式探针，其内部有一个精密的弹簧结构)，连接器公头6上设有铜针61，铜针61具有弹性，当连接器公头6和连接器母头3闭合时通过铜针61紧密接触，保证了良好的接触，提高数据、信号、电等传输的稳定性。

其工作过程为：比如当在移液工作台中时，根据不同的实验操作将不同的工具件与母头主体固定连接，将母头主体通过挂钩挂置在移液工作台上，将公头主体和机械臂连接，机械臂带动公头主体移动到母头主体处，并通过定位销使得公头主体和母头主体准确对位，电磁铁通电使得公头主体和母头主体紧密吸附，此时连接器母头和连接器公头也紧密接触实现数据、信号的传输，公头主体和母头主体紧密吸附后，机械臂便通过公头主体带动母头主体移动到指定位置，电磁铁断电松开母头主体，实现自动灵活切换安装有不同工具件的母头主体。

本发明的公母头连接装置结合相应的自动化工作站、机械臂和工具件，可通过预先设定的系统控制公头主体和母头主体的吸附和分离，极大地提高了连接器的装配效率，实用性强，导电性能和定位性能突出，实现了自动化装配的功能。同时确保了实验机器人工具件的能够迅速、安全、准确地完成更换工作。也使得工具件的快速更换具有极高的重复精度，稳定性可靠，保证了在更换过程的安全性和可靠性，避免出现工具件、公头主体、母头主体掉落、碰撞等安全问题，扩大了机器人手爪的应用范围，降低了操作人员使用传统方法更换工具的时间及危险性，提高了机器人的工作效率，降低了机器人的成本，而且保证了工作的稳定性，具有广泛推广应用的价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：包括用于安装在生物实验工作站上的母头主体和用于与机械臂连接的公头主体，所述公头主体和母头主体之间通过吸附机构实现锁紧连接和连接松开的状态切换。

2.根据权利要求1所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述吸附机构为电磁式切换吸附机构，所述吸附机构包括电磁铁和金属块，所述电磁铁和金属块吸附连接。

3.根据权利要求2所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述金属块为铁块，所述电磁铁安装在公头主体上，所述金属块安装在母头主体上。

4.根据权利要求2所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述公头主体上装有控制线，所述控制线与吸附机构连接，并通过控制线通电或断电实现吸附机构的吸附锁紧和松开分离的状态切换。

5.根据权利要求1所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述公头主体和母头主体之间设有用于数据和信号传输的连接器，所述连接器包括连接器公头和连接器母头，所述连接器公头安装在公头主体上，所述连接器母头安装在母头主体上。

6.根据权利要求5所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述公头主体上装有通讯线，所述通讯线与连接器公头连接。

7.根据权利要求5所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述连接器公头上设有铜针，所述连接器公头和连接器母头闭合时通过铜针紧密接触。

8.根据权利要求1所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述公头主体背面设有用于与机械臂连接安装的安装孔，所述公头主体正面设有与母头主体正面配合定位的定位销，所述母头主体背面设有用于与工具件连接安装的安装孔。

9.根据权利要求1所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述公头主体上设有散热片。

10.根据权利要求1至9任一项所述的用于生物实验器具连接的公母头连接装置，其特征在于：所述母头主体背面设有用于与生物实验工作站卡接的挂钩。