CN107462436A - 一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手 - Google Patents

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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases

Abstract

本发明公开了一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，包括底座、第一转轴、第一机械臂、第二转轴、第二机械臂、第三转轴、真空橡胶球系统、附着于机械臂内的导气软管、玻璃吸管、射频定位系统及机械系统控制模块。所述机械手通过电机控制转轴运动，实现玻璃吸管的三维运动，达到从有壁沿的溶液槽内运动至样品储存器皿的功能。所述机械手通过低频射频发射芯片和射频信号读取系统判定机械手基座与溶液槽体间距。所述机械手通过定量真空橡胶球系统产能定量正负压强，使得玻璃吸管定量取得溶液量。该取样机械手结构简单，定位系统易于实现，适用于规模检测时的取样功能。

Description

一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手
发明领域
本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
现有机器机械手用于固体物体抓取时，产品形态已经成熟。但用于非固体形态的产品并未实现规模化生产。其产品应用场合的不确定性造成设计结构的不确定，目前在线检测机器都独立于生产体系，因此未附加自动取样功能。
发明内容
为了克服上述现有技术不足，本发明的目的是提供一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，能够实现在线自动检测时的溶液样品自动取样功能。
本发明采用的技术方案是：一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手包括底座12、第一转轴2、第一机械臂10、第二转轴1、第二机械臂11、第三转轴4、玻璃吸管601、真空球9、真空挤压机械块5、导气软管3、射频读取器14。
所述第一转轴2与底座12连接，所述第一机械臂10通过第一转轴2控制；
进一步的，所述机械臂转动角度为0°-180°。
所述第二转轴1位于第一机械臂10和第二机械臂11交叠部分，所述第二机械臂11被第二转轴1控制运动；
进一步的，所述机械臂转动角度为0°-180°。
所述第三转轴4位于玻璃吸管和第二机械臂11交叠部分；
进一步的，所述玻璃吸管转动角度为0°-53°。
所述转轴通过控制模块8控制运动步进。
所述真空球9通过导气软管3与玻璃吸管601连接成真空取样系统；
进一步的，所述真空球通过机械挤压模块5改变形状，达到真空取样系统正负压变换；
进一步的，所述玻璃吸管容积大于真空球容积的2倍。
所述真空取样系统附着于机械手系统；
进一步的，所述真空取样系统伸缩性能匹配与机械手系统。
所述机械手通过基座12高度校准与溶液槽7的纵向距离。
所述机械手通过射频读取器14与溶液槽侧壁的射频发射器13的感应能力校准横向距离。
所述第二机械臂的长度短于第二转轴中心与溶液槽沿的直线距离5cm-50cm。
所述第二机械臂和玻璃吸管的长度之和大于第二转轴中心与溶液槽沿的直线距离 10cm-50cm。
所述导气软管的长度长于第一机械手和第二机械手长度之和10cm-50cm。
本发明的有益效果是：本发明利用三轴转动系统和真空取样系统实现液体样品的定量取样，实现槽体探入取样功能。同时该机械手可通过控制模块集成与检测主体设备上，实现在线检测机器的自动取样功能。
附图说明
图1本发明的取样机械手的侧面结构示意图
图2本发明的工作逻辑示意图
图3真空取样系统工作逻辑示意图
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手包括底座12、第一转轴2、第一机械臂10、第二转轴1、第二机械臂11、第三转轴4、玻璃吸管601、真空球9、真空挤压机械块5、导气软管3、射频读取器14，所述第一转轴2与底座12连接，所述第一机械臂10 通过第一转轴2控制，所述第二转轴1位于第一机械臂10和第二机械臂11交叠部分，所述第二机械臂11被第二转轴1控制运动，所述第三转轴4位于玻璃吸管和第二机械臂11交叠部分，所述转轴通过控制模块8控制运动步进，所述真空球9通过导气软管3与玻璃吸管601 连接成真空取样系统，所述真空取样系统附着于机械手系统，所述机械手通过基座12高度校准与溶液槽7的纵向距离，所述机械手通过射频读取器14与溶液槽侧壁的射频发射器13的感应能力校准横向距离；
如图2所示，该机械手的运动逻辑设定为：
1)控制程序S21启动，控制基座移向槽体；
2)移动过程中，射频读取器14探测射频发射器13信号，探测成功启动S23程序，探测失败继续移动基座；
3)S23属于控制模块8开始启动标志；
4)首先第一转轴运动S24，控制第一机械臂完成90°转动；
5)第二转轴运动S25，控制第二机械臂完成90°转动；
6)第三转轴运动S30，控制玻璃吸管转动至53°位置S29；
7)完成真空取样S28；
8)第三转轴半复位S27；
9)玻璃吸管复位至20°位置S26，实现玻璃吸管头部的槽体伸出功能，同时保证真空取样系统内负压状态；
10)第二转轴复位S31；
11)第一转轴复位S32；
12)第三转轴控制玻璃吸管转至53°，完成真空样品的吐出；
13)系统复位。
通过上述过程，完成了玻璃吸管的三维运动，实现液体的取出和放入功能。
而期间真空取样系统工作逻辑如图3：
1)控制模块启动(S41)时，真空球9被机械系统5挤压(S42)，完成球体腔内的空气挤出；
2)等待S43步骤完成后，真空球形变被机械系统5释放(S44)，完成样品的吸取(S45)；
3)等待S46步骤完成后，三转轴完成复位S47，玻璃吸管主动至53°位置S48，实现吸管口部对准样品储存器皿；
4)再次通过机械系统5挤压，完成样品吐出(S49)；
5)系统复位，结束真空取样动作。
与现有技术相比，本发明通过机械手主体和附着其上的真空取样系统协同工作，完成槽体内液体的取样任务，机械结构简单，控制程序步骤少，可兼容与在线检测机器主体上，实现自动化在线检测机器的功能提升。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述取样机械手包括底座(12)、第一转轴(2)、第一机械臂(10)、第二转轴(1)、第二机械臂(11)、第三转轴(4)、玻璃吸管(601)、真空球(9)、真空挤压机械块(5)、导气软管(3)、射频读取器(14)，所述第一转轴(2)与底座(12)连接，所述第一机械臂(10)通过第一转轴(2)控制，所述第二转轴(1)位于第一机械臂(10)和第二机械臂(11)交叠部分，所述第二机械臂(11)被第二转轴(1)控制运动，所述第三转轴(4)位于玻璃吸管和第二机械臂(11)交叠部分，所述转轴通过控制模块(8)控制运动步进，所述真空球(9)通过导气软管(3)与玻璃吸管(601)连接成真空取样系统，所述真空取样系统附着于机械手系统，所述机械手通过基座(12)高度校准与溶液槽(7)的纵向距离，所述机械手通过射频读取器(14)与溶液槽侧壁的射频发射器(13)的感应能力校准横向距离。
2.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述第一转轴控制第一机械臂做XY面的轴向运动，轴向运动角度为0°至180°。
3.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述第二转轴控制第二机械臂做XZ面的轴向运动，轴向运动角度为0°至180°。
4.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述第三转轴控制玻璃吸管运动，轴向运动角度为0°至53°。
5.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述玻璃吸管轴向运动至53°时，进入溶液槽内，槽沿高度至少高于玻璃吸管口部1cm(X2)。
6.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述第二机械臂的长度短于第二转轴中心与溶液槽沿的直线距离5cm至50cm。
7.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述第二机械臂和玻璃吸管的长度之和大于第二转轴中心与溶液槽沿的直线距离10cm至50cm。
8.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述玻璃吸管的容积大于真空球容积的一倍。
9.根据权利要求1所述的一种溶液离子浓度检测机器用取样机械手，其特征在于：所述导气软管的长度长于第一机械手和第二机械手长度之和10cm至50cm。
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