CN107857222A - 机械手组件、及试管帽移除回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机械手组件、及试管帽移除回收装置及方法,所述机械手组件包括:用于容纳试管帽的外壳,两个对称设置在所述外壳底部用于支撑试管帽底端的夹爪,以及设置在所述外壳内用于按压试管帽顶端的压帽滑块;所述夹爪通过转轴与所述外壳连接,并可绕所述转轴转动,由于采用机械手组件,利用压帽滑块压住试管帽顶端,夹爪托住试管帽底端,可抓取试管帽,进而将试管帽拔出,其可靠性高、效率高,机械手组件的夹爪不需要驱动装置驱动夹爪,耗能少,自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,尤其涉及的是一种试管帽移除回收装置及方法。
背景技术
目前常用的试管帽移除装置一般包括:试管固定装置及试管帽开启装置。其中脱帽装置为关键技术,常用的脱帽装置均含有驱动装置来驱动夹爪张合或者伸缩夹紧试管帽实现脱帽功能,其结构均较为复杂、成本高。
现有技术中的试管帽拔除装置,其装置使用左拨片和右拨片夹持试管脱帽方式,该装置特点为成本低、效率高。但是该装置应用于自动化脱帽流水线存在一些弊端,例如:1.左拨片和右拨片无弹性复位结构,存在无法正常复位的风险,其可靠性低;2.左拨片和右拨片铰接方式旋转扭矩大且寿命较低,自动化程度低,高频率动作会使左拨片和右拨片快速老化出现故障;3.该装置脱帽后无法实现自动卸帽回收功能,尤其有负压的采血管脱帽后会使帽随机掉落于机架上,对接触物造成污染;4.试管固定装置采用试管定位孔内设置橡胶圈,用试管与橡胶圈之间的摩擦力防止试管轴向移动,该技术特点需要放试管和取试管均需要较多的力,尤其取试管时样本因晃动容易溅出,对接触物造成污染。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种机械手组件、及试管帽移除回收装置及方法,旨在解决现有技术中移除回收试管帽可靠性低、自动化程度低的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种机械手组件,其中,包括用于容纳试管帽的外壳,两个对称设置在所述外壳底部用于支撑试管帽底端的夹爪,以及设置在所述外壳内用于按压试管帽顶端的压帽滑块;所述夹爪通过转轴与所述外壳连接,并可绕所述转轴转动。
所述机械手组件,其中,所述夹爪内侧一端设置有用于夹试管的圆弧槽,外侧一端设置有驱动所述夹爪转动的第一连杆轴。
所述机械手组件,其中,所述外壳内设置有第二连杆轴,以及第一弹性件;所述第一弹性件的两端分别与所述第一连杆轴、所述第二连杆轴连接。
所述机械手组件,其中,所述第一连杆轴两端沿轴向延长伸出所述外壳之外。
所述机械手组件,其中,所述外壳上设置有用于对所述第一连杆轴限位的第一限位台。
所述机械手组件,其中,其还包括设置在所述外壳顶部的盖板,以及在所述盖板和所述压帽滑块之间的第二弹性件。
所述机械手组件,其中,所述外壳内设置有用于对所述压帽滑块限位的第二限位台。
一种试管帽移除回收装置,包括底座,其中,其还包括:
设置在底座上用于传输试管的传输轨道,
设置在传输轨道上方用于存放试管并与传输轨道相配合的试管架,
设置在底座上并横跨所述传输轨道用于固定和夹紧试管的夹持机构,
设置在底座上并与所述夹持机构平行对立排列用于移除试管帽的脱帽机构,
以及设置在底座上并在所述传输轨道一侧用于回收试管帽的废帽回收机构;
所述脱帽机构包括如上述任意一项所述的机械手组件。
所述试管帽移除回收装置,其中,其包括设置在所述底座上方用于收纳试管帽的废帽回收盒,设置在所述废帽回收盒上与所述机械手组件配合卸下试管帽的卸帽板,以及设置在所述卸帽板上方用于对所述机械手组件限位的限位板。
一种利用如上述任意一项所述试管帽移除回收装置的试管帽移除回收方法,其中,包括步骤:
当传输轨道将试管传输至夹持位置时,夹持机构夹紧试管;
机械手组件向下运动至预移除位置并扣紧试管帽;
所述机械手组件向上运动将试管帽从试管上移除;
所述机械手组件运动至废帽回收机构内;
所述机械手组件向上运动卸下试管帽,试管帽弹出并掉落到废帽回收盒中;
所述机械手组件和所述夹持机构复位。
有益效果:本发明由于采用机械手组件,利用压帽滑块压住试管帽顶端,夹爪托住试管帽底端,可抓取试管帽,进而将试管帽拔出,其可靠性高、效率高,机械手组件的夹爪不需要驱动装置驱动夹爪,耗能少,自动化程度高。
附图说明
图1是本发明试管帽移除回收装置的立体图;
图2是本发明脱帽机构的结构示意图;
图3是本发明机械手组件的立体图;
图4是本发明机械手组件的仰视图;
图5是图4中机械手组件的A-A向剖视图;
图6是本发明夹持机构的立体图;
图7是本发明机械手组件预脱帽状态的结构示意图;
图8是本发明机械手组件脱帽状态的结构示意图;
图9是本发明机械手组件的卸帽状态的结构示意图;
图10是本发明机械手组件的卸帽状态的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明提供了一种机械手组件、及试管帽移除回收装置及方法,本发明提供的一种试管帽移除回收装置,包括底座100,设置在底座100上用于传输试管的传输轨道200,设置在传输轨道200上方用于存放试管并与传输轨道200相配合的试管架300,设置在底座100上并横跨所述传输轨道200用于固定和夹紧试管的夹持机构400,设置在底座100上并与所述夹持机构400平行对立排列用于移除试管帽的脱帽机构500,以及设置在底座100上并在所述传输轨道200一侧用于回收试管帽的废帽回收机构600。
进一步地,所述试管架300用于装载至少一个试管,试管帽为大于试管外径的常规试管帽。所述夹持机构400和所述脱帽机构500相互平行,所述废帽回收机构600位于所述夹持机构400沿纵向水平方向的一侧。
如图1和图2所示,所述传输轨道200一端设置有轨道入口,另一端设置有轨道出口;所述传输轨道200沿横向水平方向贯穿所述夹持机构400和所述脱帽机构500。
进一步地,所述传输轨道200可以是线形轨道,也可以是环形轨道。较佳的,当所述传输轨道200为环形轨道时,用户可在环形轨道既定位置同时实现放置带帽试管和取出脱帽试管,避免了所述传输轨道200为线形轨道时,需要从轨道一端放置带帽试管,另一端取出脱帽试管所带来的不便。同时,也防止了所述传输轨道200为线形轨道时,脱帽试管未及时取出造成试管的损坏。
所述脱帽机构500包括设置在所述底座100上方的第一机架510,设置在所述第一机架510上的第一运动机构520,设置在所述第一运动机构520上的第二运动机构530,以及设置在所述第二运动机构530上的机械手组件540;所述第一运动机构520水平设置,在所述第一运动机构520驱动下,所述第二运动机构530可沿纵向水平方向运动,即所述第一运动机构520驱动所述机械手组件540沿纵向水平方向运动;所述第二运动机构530垂直设置,在所述第二运动机构530驱动下,所述机械手组件540可沿垂直方向运动,即所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540沿垂直方向运动。所述第一机架510上还设置有便于试管传输的第一开口。
所述第一运动机构520包括设置在所述第一机架510上的轴固定座521,设置在所述轴固定座521上两个相互平行的导向轴522,以及设置在所述两个导向轴522上的直线轴承模块523。所述直线轴承模块523可沿着所述两个导向轴522滑动。进一步地,所述导向轴522还可以是相互平行的两根轴、三根轴或者四根轴,优选地,所述导向轴522还可以是相互平行的两根轴。所述导向轴522和所述直线轴承模块523还可以分别由双滑块导轨和传动板替换。
所述第一运动机构520还包括设置在所述第一机架510上第一驱动马达524(图2中未示出),设置在所述第一驱动马达524上的第一驱动轮525,设置在所述轴固定座521上的第一从动轮526,以及用于连接所述第一驱动轮525和所述第一从动轮526的第一传送带527;所述第一传送带527与所述直线轴承模块523连接,并带动所述直线轴承模块523沿所述导向轴522纵向水平滑动。
进一步地,所述第一从动轮526可以由驱动马达驱动,也可以由所述第一驱动轮525带动。
所述第一运动机构520还包括设置在所述第一机架510上用于判断所述机械手组件540纵向水平初始位置的第一传感器528。当所述第一传感器528检测到所述机械手组件540到达纵向水平初始位置时,所述第一运动机构520即停止运动,此时,所述机械手组件540位于对应试管的正上方,即所述机械手组件540纵向水平初始位置与所述第一开口的位置对应,所述机械手组件540向下运动即可进行脱帽操作。
所述第一运动机构520还包括设置在所述第一机架510上用于判断所述机械手组件540纵向水平终止位置的第二传感器529。当所述第二传感器529检测到所述机械手组件540到达纵向水平终止位置时,所述第一运动机构520即停止运动,所述机械手组件540向上运动即可进行卸帽操作。
所述第二运动机构530包括设置在所述直线轴承模块523的升降底板531,设置在所述升降底板531上滑动导向副532,设置在所述滑动导向副532上的固定座533,所述固定座533与所述机械手组件540连接。
所述第二运动机构530还包括设置在所述升降底板531上的第二驱动马达534(图2中未示出),设置在第二驱动马达534上的第二驱动轮535,设置在所述升降底板531上第二从动轮536,以及用于连接所述第二驱动轮535和所述第二从动轮536的第二传送带537;所述第二传送带537与所述滑动导向副532连接,并带动所述滑动导向副532沿垂直方向滑动。
进一步地,所述第二从动轮536可以由驱动马达驱动,也可以由所述第二驱动轮535带动。驱动马达还可以是伺服电机、步进电机、旋转气缸等。
所述第二运动机构530还包括设置在所述升降底板531上用于判断所述机械手组件540垂直初始位置的第三传感器538。当所述第三传感器538检测到所述机械手组件540到达垂直初始位置时,所述第二运动机构530即停止运动,此时,所述机械手组件540位于略高于对应试管的位置,所述机械手组件540纵向水平运动即可进行卸帽操作。
请同时参阅图3-图5,本发明提供的一种机械手组件,所述机械手组件540包括用于容纳试管帽的外壳541,两个设置在所述外壳541上用于回转的转轴543,两个对称设置在所述转轴543上用于支撑试管帽底端的夹爪544,设置在所述外壳541内用于按压试管帽顶端的压帽滑块545。所述夹爪544通过所述转轴543与所述外壳541连接,并可绕所述转轴543转动。所述机械手组件540还包括设置在所述外壳541顶部的盖板542,以及设置在所述盖板542和所述压帽滑块545之间的第二弹性件546。所述盖板542通过螺丝锁附与所述第二运动机构530连接,所述外壳541两侧下端设置有对称的开槽,所述夹爪544也是对称设置的,所述夹爪544位于所述开槽内。所述外壳544内设置有用于对所述压帽滑块545限位的第二限位台。具体地,所述外壳541设置有中心孔,所述压帽滑块545和所述第二弹性件546位于所述中心孔的上端,所述中心孔的下端用于容纳试管帽;所述中心孔的上端的孔径与所述压帽滑块545的大小匹配,所述中心孔的下端的孔径与试管帽大小匹配,所述中心孔的上端的孔径比下端的孔径大,所述中心孔的上端与下端之间即形成所述第二限位台,可以防止所述压帽滑块545落出。
所述夹爪544内侧一端设置有用于夹试管的圆弧槽,外侧一端设置有驱动所述夹爪544转动的第一连杆轴548。所述机械手组件540还包括两个设置在所述外壳541内的第二连杆轴547;所述第二连杆轴547与所述第一连杆轴548之间设置有第一弹性件549;所述第一连杆轴548两端沿轴向延长伸出所述外壳541之外。所述外壳541上设置有用于对所述第一连杆轴548限位的第一限位台,进一步地,所述第一连杆轴548两端设置有滚动体,在所述第一弹性件549收缩的带动下,所述夹爪544转动,使所述第一连杆轴548运动至所述第一限位台停止。所述第二连杆轴547、所述第一连杆轴548和所述第一弹性件549位于所述开槽内,而且所述第二连杆轴547位于所述第一连杆轴548的上方。所述夹爪544呈“L”型(如图4-图5所示),所述开槽还包括用于限定所述夹爪544转动角度的限位面,当所述第一连杆轴548位于所述限位面处时,所述圆弧槽与水平面呈一定的夹角,而不能继续旋转至水平。所述圆弧槽呈中括号“【”型,圆弧的大小与试管匹配,所述圆弧槽内侧呈弯角设置,可以避免损伤试管和试管帽。
如图1和图6所示,所述夹持机构400包括设置在所述底座100上方的第二机架410,设置在所述第二机架410上的第三运动机构420,以及两个用于夹持试管的夹紧臂430;所述第三运动机构420驱动两个所述夹紧臂430沿纵向水平方向运动;所述第三运动机构420驱动两个所述夹紧臂430相向运动而夹紧试管,所述第三运动机构420驱动两个所述夹紧臂430反向运动而松开试管。所述夹紧臂430夹持处设置有弹性垫,便于防止所述夹紧臂430夹破试管或者夹伤用户。所述第二机架410上还设置有便于试管传输的第二开口。
所述第三运动机构420包括第三驱动马达421(图6中未示出),两个相互平行的双滑块导轨422,两个分别与所述双滑块导轨422适配的传动板423;两个所述传动板423上分别设置有一齿条424,所述第三驱动马达421上设置有齿轮425,所述齿轮425与所述齿条424相啮合;所述夹紧臂430设置在所述传动板423上。
所述第三运动机构420还包括设置在所述第二机架410上用于判断所述夹紧臂430初始位置的第四传感器426。当所述第四传感器426检测到所述夹紧臂430松开试管到达两侧的初始位置时,所述第三运动机构420即停止运动。
如图1和图9所示,所述废帽回收机构600包括设置在所述底座100上方用于收纳试管帽的废帽回收盒610,设置在所述废帽回收盒610上与所述机械手组件540配合卸下试管帽的卸帽板620,以及设置在所述卸帽板620上方用于对所述机械手组件540限位的限位板630。
具体地,如图2、图5、图9和图10所示,通过所述第一运动机构520驱动所述机械手组件540纵向水平方向运动,当所述第二传感器529检测到所述机械手组件540到达纵向水平终止位置时,所述第一运动机构520即停止运动,此时,所述机械手组件540位于所述卸帽板620内,由于所述第一连杆轴548被所述卸帽板620阻挡,所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540上升时,所述夹爪544向中心孔外侧旋转,同时所述第一弹性件549伸长;当所述机械手组件540上升至所述限位板630处时停止上升,此时试管帽下端脱离所述圆弧槽,并在所述第二弹性件546回弹作用下掉落至所述废帽回收盒610内(如图9和图10所示),所述机械手组件540的弹帽功能确保了试管帽的及时弹出,不影响后续脱帽操作,其可靠性高、效率高。在试管帽移除和回收过程中,耗能少,自动化程度高。
如图1所示,所述废帽回收机构600还包括设置在所述废帽回收盒610上的第五传感器640,所述第五传感器640用于判断纵向水平方向上的试管是否有试管帽,当所述第五传感器640检测到试管上有试管帽时,所述传输轨道200将试管停止在所述夹持机构400的夹持位置上,并启动所述夹持机构400夹持试管。
所述废帽回收机构600还包括设置在所述废帽回收盒610上的第六传感器650,所述第六传感器650用于判断所述废帽回收盒610中试管帽堆积的高度,当所述废帽回收盒610中试管帽堆积到一定高度时,所述第六传感器650的检测信号输出所述废帽回收盒610满载信息,例如,在所述废帽回收盒610满载时发出报警鸣声,提示用户及时清理所述废帽回收盒610试管帽。
本发明实施例所述一种试管帽移除回收方法,包括以下步骤:
步骤S100、当传输轨道将试管传输至夹持位置时,夹持机构夹紧试管。具体地,当传感器检测到有试管帽时,通过传输轨道将试管沿横向水平方向传输至夹持位置,夹持机构沿纵向水平方向夹紧试管。
具体地,所述机械手组件540停止在所述第一传感器528检测的纵向水平初始位置以及所述第三传感器538检测的垂直初始位置上,所述夹紧臂430停止所述第四传感器426检测的两侧初始位置上,所述夹爪544位于所述限位面处(如图5所示)。
进一步地,用户将带有试管帽的试管放入试管架300中,并开启装置,所述传输轨道200沿横向水平方向运输试管。当所述第五传感器640检测到试管上有试管帽时,所述传输轨道200将试管停止在所述夹持机构400的夹持位置上;第三运动机构420中的所述第三驱动马达421顺时针转动,所述齿轮425带动所述齿条424相向运动,两个所述夹紧臂430相向运动而夹紧试管,即试管被所述夹持结构固定。
步骤S200、机械手组件向下运动至预移除位置并扣紧试管帽。
具体地,所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540下降,试管插入所述中心孔时,当试管帽接触到所述圆弧槽时,试管帽推开所述圆弧槽,所述夹爪544向中心孔外侧旋转,同时所述第一弹性件549伸长;试管进一步插入所述中心孔,试管帽顶部接触到所述压帽滑块545时,所述压帽滑块545相对于所述外壳541向上滑动,同时所述第二弹性件546压缩;试管继续插入所述中心孔,当试管帽的下端超过所述圆弧槽的位置时,所述第一弹性件549收缩,所述夹爪544向中心孔内侧旋转至限位面并托住试管帽,同时所述压帽滑块545按压试管帽,试管帽被固定在所述中心孔内(如图7所示)。
步骤S300、所述机械手组件向上运动将试管帽从试管上移除。
具体地,由于试管被所述夹持结构固定,试管帽被所述机械手组件540固定,所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540上升时,试管帽从试管中拔出并固定在所述中心孔内(如图5和图8所示),所述机械手组件540上升至所述第三传感器538检测的垂直初始位置,所述机械手组件540停止运动。
步骤S400、所述机械手组件运动至废帽回收机构内。
具体地,所述机械手组件沿纵向水平方向运动至废帽回收机构内。通过所述第一运动机构520驱动所述机械手组件540纵向水平方向运动,当所述第二传感器529检测到所述机械手组件540到达纵向水平终止位置时,所述第一运动机构520即停止运动,此时,所述机械手组件540位于所述卸帽板620内。
步骤S500、所述机械手组件向上运动卸下试管帽,试管帽弹出并掉落到废帽回收盒610中。
具体地,由于所述第一连杆轴548被所述卸帽板620阻挡,所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540上升时,所述夹爪544向中心孔外侧旋转,同时所述第一弹性件549伸长;当所述机械手组件540上升至所述限位板630处时停止上升,此时试管帽下端脱离所述圆弧槽,并在所述第二弹性件546回弹作用下掉落至所述废帽回收盒610内(如图5、图9和图10所示),所述机械手组件540的弹帽功能确保了试管帽的及时弹出,不影响后续脱帽操作,其可靠性高、效率高。在试管帽移除和回收过程中,耗能少,自动化程度高。
步骤S600、所述机械手组件和所述夹持机构复位。
具体地,所述第二运动机构530驱动所述机械手组件540下降至所述第三传感器538检测的垂直初始位置,所述第二运动机构530停止运动;同时所述夹爪544向中心孔内侧旋转至限位面的位置。所述第一运动机构520驱动所述机械手组件540纵向水平方向运动至所述第一传感器528检测的纵向水平初始位置,所述第一运动机构520停止运动。所述夹持机构400驱动所述夹紧臂430松开试管至所述第四传感器426检测的两侧初始位置,所述夹持机构400停止运动。所述传输轨道200沿横向水平方向继续运输试管,进行下一个循环,当当所述废帽回收盒610中试管帽堆积到一定高度时,所述第六传感器650的检测信号输出所述废帽回收盒610满载信息,提示用户及时清理所述废帽回收盒610试管帽。
综上所述,本发明所提供的一种机械手组件、及试管帽移除回收装置及方法,所述机械手组件包括:用于容纳试管帽的外壳,两个对称设置在所述外壳底部用于支撑试管帽底端的夹爪,以及设置在所述外壳内用于按压试管帽顶端的压帽滑块;所述夹爪通过转轴与所述外壳连接,并可绕所述转轴转动。本发明的方法包括:当传输轨道将试管传输至夹持位置时,夹持机构夹紧试管;机械手组件向下运动至预移除位置并扣紧试管帽;所述机械手组件向上运动将试管帽从试管上移除;所述机械手组件运动至废帽回收机构内;所述机械手组件向上运动卸下试管帽,试管帽弹出并掉落到废帽回收盒中;所述机械手组件和所述夹持机构复位。将试管装载在试管架上,并由传输轨道传输到夹持机构的夹持位置上,夹持机构夹持试管,再由脱帽机构将试管帽移除,并回收到废帽回收机构中。脱毛机构中的机械手组件既能扣紧试管帽进行脱帽,又能弹出试管帽回收,试管帽可以及时弹出,不影响后续脱帽操作,其可靠性高、效率高。机械手组件的夹爪采用触发机构张合,不需要驱动装置驱动夹爪,耗能少,自动化程度高。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种机械手组件,其特征在于,包括用于容纳试管帽的外壳,两个对称设置在所述外壳底部用于支撑试管帽底端的夹爪,以及设置在所述外壳内用于按压试管帽顶端的压帽滑块;所述夹爪通过转轴与所述外壳连接,并可绕所述转轴转动。
2.根据权利要求1所述机械手组件,其特征在于,所述夹爪内侧一端设置有用于夹试管的圆弧槽,外侧一端设置有驱动所述夹爪转动的第一连杆轴。
3.根据权利要求2所述机械手组件,其特征在于,所述外壳内设置有第二连杆轴,以及第一弹性件;所述第一弹性件的两端分别与所述第一连杆轴、所述第二连杆轴连接。
4.根据权利要求3所述机械手组件,其特征在于,所述第一连杆轴两端沿轴向延长伸出所述外壳之外。
5.根据权利要求4所述机械手组件,其特征在于,所述外壳上设置有用于对所述第一连杆轴限位的第一限位台。
6.根据权利要求5所述机械手组件,其特征在于,其还包括设置在所述外壳顶部的盖板,以及在所述盖板和所述压帽滑块之间的第二弹性件。
7.根据权利要求6所述机械手组件,其特征在于,所述外壳内设置有用于对所述压帽滑块限位的第二限位台。
8.一种试管帽移除回收装置,包括底座,其特征在于,其还包括:
设置在底座上用于传输试管的传输轨道,
设置在传输轨道上方用于存放试管并与传输轨道相配合的试管架,
设置在底座上并横跨所述传输轨道用于固定和夹紧试管的夹持机构,
设置在底座上并与所述夹持机构平行对立排列用于移除试管帽的脱帽机构,
以及设置在底座上并在所述传输轨道一侧用于回收试管帽的废帽回收机构;
所述脱帽机构包括如权利要求1-7任意一项所述的机械手组件。
9.根据权利要求8所述试管帽移除回收装置,其特征在于,其包括设置在所述底座上方用于收纳试管帽的废帽回收盒,设置在所述废帽回收盒上与所述机械手组件配合卸下试管帽的卸帽板,以及设置在所述卸帽板上方用于对所述机械手组件限位的限位板。
10.一种利用如权利要求8-9任意一项所述试管帽移除回收装置的试管帽移除回收方法,其特征在于,包括步骤:
当传输轨道将试管传输至夹持位置时,夹持机构夹紧试管;
机械手组件向下运动至预移除位置并扣紧试管帽;
所述机械手组件向上运动将试管帽从试管上移除;
所述机械手组件运动至废帽回收机构内;
所述机械手组件向上运动卸下试管帽,试管帽弹出并掉落到废帽回收盒中;
所述机械手组件和所述夹持机构复位。
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