CN108380612A - 一种自动化化学实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化化学实验系统，包括：试管存储区、实验台、试管清洗区、废水处理区以及自动运输装置；所述试验台设置在试管存储区和试管清洗区之间，所述废水处理区与试管清洗区连接，所述自动运输装置沿着设置在试管存储区、试验台和试管清洗区两侧的环形路径自动移动；本发明有益效果：将试管倒置进行清洗，水流能够自动留下并晾干，无需将试管进行反转；节约了清洗流程，增加试管外壁清洗装置，进一步优化了试管清洗过程，真正实现了试管的自动化清洗，避免了人工清洗时可能造成的化学药品对身体的伤害。

Description

一种自动化化学实验系统及方法

技术领域

本发明属于化学实验器材技术领域，尤其涉及一种自动化化学实验系统及方法。

背景技术

化学实验是初高中学生的一门非常重要的实验课程，在化学的教学中需要进行大量的实验以加强学生对化学知识的理解和记忆。试管是化学实验中应用最多的实验设备，现有的化学实验系统往往都需要人工手动进行试管的存取和清洗，这样需要耗费人力，同时容易因为操作不当造成试管的破损以及实验液体的外溅导致的安全隐患。

为了便于对试管进行固定，现有的试管清洗过程均是将试管正向放置进行清洗，清洗完成后需要将试管翻转去除里面的水分，增加了清洗的复杂程度，给实现试管的自动化清洗带来了极大的困难。

另外，清洗试管的废水由于包含了参与反应的化学物质，如果直接倒掉的话会对周围水环境造成一定的破坏，同时，也会浪费大量的水。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明公开了一种自动化化学实验系统及方法，可以实现试管的自动运输、清洗和存取，提高了试管的清洗效率，不但避免了人工清洗对人体的危害，同时通过对清洗废水的处理回收再利用，节约水资源，保护环境。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动化化学实验系统，包括：试管存储区、实验台、试管清洗区、废水处理区以及自动运输装置；

所述试验台设置在试管存储区和试管清洗区之间，所述废水处理区与试管清洗区连接，所述自动运输装置沿着设置在试管存储区、试验台和试管清洗区两侧的环形路径自动移动；

所述自动运输装置包括：自动运输本体和控制器；所述控制器内预设有不同类型试管的存储位置信息；所述自动运输本体上设有扫码装置，所述自动运输本体包括移动部和升降部，所述移动部内设置第一驱动电机，所述第一驱动电机与升降杆连接，所述升降部固定在升降杆上；所述升降部上设有第一位置感应装置、第一传送装置和第二驱动电机，所述第二驱动电机与驱动轴连接，所述驱动轴通过齿轮与第一从动轴连接，所述第一从动轴带动第一传送装置移动；

所述试管存储区包括至少一个多层试管存储装置，所述多层试管存储装置内设有若干用于存放试管架的单元格，每一个单元格上均设有第二位置感应装置、第二传送装置和第二从动轴，所述第二从动轴通过齿轮与驱动轴连接；所述第一传送装置和第二传送装置之间的间距小于试管架长度的1/2；

每一个存放试管架的单元格都具有唯一的位置信息并存储在控制器中，每一个试管架上均设有带有存储位置标识的二维码，所述二维码上存储的位置信息与单元格的位置信息一一对应；

所述试管清洗区包括：第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置之间的试管外壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置两侧的试管固定装置，第一水箱和第二水箱；

所述第一试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置与第一水箱连接，所述第二试管内壁清洗装置与第二水箱连接；所述第一水箱内的液体用于清洗盛放没有腐蚀性的化学药品的试管；所述第二水箱内的液体用于清洗盛放有腐蚀性的化学药品的试管；

所述第一试管内壁清洗装置包括设置在底座上的第三驱动电机，所述第三驱动电机与试管刷杆连接；所述试管刷杆内部设有空腔，第一进水导管一端进入所述空腔并延伸至试管刷杆顶部；所述试管刷杆底部密封；第一进水导管另一端通过加压泵与第一水箱连接；

所述试管刷杆两侧设有周向毛刷，顶部设有扇形毛刷；所述周向毛刷的长度不小于试管的高度；所述试管刷杆顶部和侧壁分别设有若干出水孔；最低位置的出水孔与试管刷杆底部平齐；

所述第二试管内壁清洗装置与第一试管内壁清洗装置并列设置；

所述第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置底部均设有导流槽，所述导流槽连接废水处理区，所述废水处理区处理后的水分别连接废水槽和第一水箱；在与第一水箱的连接管路上设置加压泵和单向阀门。

进一步地，所述试管外壁清洗装置包括对称设置的第一试管外壁清洗装置和第二试管外壁清洗装置；

所述第一试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第四驱动电机，所述第四驱动电机连接第一伸缩杆，所述第一伸缩杆上设有第一弧形试管刷；所述第一弧形试管刷的弧度不小于试管外壁的弧度；第一弧形试管刷的周长至少大于试管外壁周长的3/4；

所述第二试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第五驱动电机，所述第五驱动电机连接第二伸缩杆，所述第二伸缩杆上设有第二弧形试管刷；所述第二弧形试管刷的弧度不小于试管外壁的弧度；

第二进水导管分成两路，其中一路沿第一伸缩杆内部空腔与第一弧形试管刷连通；另一路沿第二伸缩杆内部空腔与第二弧形试管刷连通；每一路进水导管上均设有阀门。

进一步地，所述试管固定装置包括真空吸盘，所述真空吸盘与真空发生器连接；所述真空吸盘吸附在试管壁表面，固定住试管；所述真空吸盘与试管之间的距离可调，以满足不同大小的试管要求。

进一步地，所述废水处理区设有废水处理池，所述废水处理池包括：依次连通的活性炭吸附网、反应池、沉淀池、渗透网和PH值测定装置；所述活性炭吸附网将含铬、氰或者镉的废水中的六价正离子还原成3价正离子；所述反应池以铁粉为还原剂，吸附并去除重金属离子；所述沉淀池采用氢氧化钙溶液，与废水中的金属离子反应生成沉淀；所述渗透网将生成的沉淀过滤；处理后的废水经过PH值测定装置测试PH值，若PH值满足要求，则开启单向阀，通过加压泵将水送至第一水箱，否则，降水排入废水槽。

一种自动化化学实验系统的工作方法，包括以下步骤：

实验开始时，控制器根据需要提取的试管类型控制自动运输装置运行至相应的试管存储装置；第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格；当升降部上的第一位置感应装置与单元格中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置移动，使得试管架移出单元格；

同时，驱动轴带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置向与第二传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动至升降部上；

第一驱动电机驱动升降杆下降，控制器控制自动运输装置移动至实验台；

试验结束后，将试管架放置到自动运输装置上，控制器控制自动运输装置移动至试管清洗区；根据实验类型将试管倒置放置到相应的试管内壁清洗装置上，调整真空吸盘的位置，使其吸附住试管；驱动试管刷杆旋转，向试管刷杆内部注水，始终保持试管刷杆内部处于满水状态；水从出水孔流出分别进入周向毛刷和扇形毛刷，实现对试管内壁的清洁；

同时，驱动相应的试管外壁清洗装置，实现对试管外壁的清洁；

清洗过程中的废水通过导流槽流入废水处理区进行处理；

清洗结束后，试管刷杆停止转动，停止向试管刷杆内部注水；试管刷杆内部的存水通过出水孔流出，试管内壁的水自动留下；

晾制设定时间后，将试管放回试管架，自动运输装置上的扫码装置扫描试管架上的二维码信息，确定试管架的存储位置并传送至控制器，控制器控制自动运输装置移动至相应的自动运输装置；

第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格；当升降部上的第一位置感应装置与单元格中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置移动，使得试管架移出移动部；

同时，驱动轴带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置向与第一传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动回单元格；

第一驱动电机驱动升降杆复位；自动运输装置复位。

进一步地，试管外壁清洗装置对试管外壁清洁的方法具体为：

根据试管的放置位置，向相应的弧形试管刷注水，驱动相应的伸缩杆上下移动，实现对试管外壁的清洁；

清洗完成后，将弧形试管刷移动至高于试管底部的位置，停止注水。

进一步地，废水处理区进行废水处理的过程具体为：

废水首先通过活性炭吸附网，将含铬、氰或者镉的废水中的六价正离子还原成3价正离子后，用沉淀剂去除沉淀；

废水进入反应池，以铁粉为还原剂，把废水中的汞、镉重金属置换出来；

废水进入沉淀池，采用氢氧化钙溶液，与废水中的Zn²⁺、Cr³、As³⁺、Pb²金属离子反应生成沉淀；

废水经过渗透网将沉淀进一步滤除，处理后的废水经过PH值测定装置测试PH值，若PH值满足要求，则开启单向阀，通过加压泵将水送至第一水箱，否则，降水排入废水槽。

本发明有益效果：

1、采用齿轮传动传送带的形式，实现试管架的自动移动交接，无需复杂的控制程序即可实现试管的自动存取、运输，避免了人工搬运倒置的试管损坏。

2、将试管倒置进行清洗，水流能够自动留下并晾干，无需将试管进行反转；节约了清洗流程，增加试管外壁清洗装置，进一步优化了试管清洗过程，真正实现了试管的自动化清洗，避免了人工清洗时可能造成的化学药品对身体的伤害。

3、根据试管中盛放的化学药品的不同，将试管内壁清洗装置分为非腐蚀性液体清洗和腐蚀性液体清洗两种，设置不同的清洗的液体，避免了清洗液体的浪费以及试管内壁的二次污染。

4、设置废水处理装置，利用水循环实现水的循环利用，节约水资源，避免环境污染。

附图说明

图1为本发明自动化化学实验系统结构示意图；

图2为本发明试管清洗区结构示意图；

图3为本发明试管存储区结构示意图；

其中，1.试管存储区，2.试验台，3.试管清洗区，4.废水处理区，5.自动运输装置，6.定位装置，7.第一水箱，8.第一进水导管，9.第二进水导管，10.试管刷杆，11.扇形毛刷，12.周向毛刷，13.弧形试管刷，14.真空吸盘，15.导流槽，16.第二水箱，17.移动部，18.升降部，19.单元格。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1给出了自动化化学实验系统结构示意图，如图1所示，本发明自动化化学实验系统包括：试管存储区1、实验台、试管清洗区3、废水处理区4以及自动运输装置5；

试验台2设置在试管存储区1和试管清洗区3之间，最大限度地减小自动运输装置5的运输路径；废水处理区4与试管清洗区3连接，能够实现对处理后的废水的回收再利用。自动运输装置5沿着设置在试管存储区1、试验台2和试管清洗区3两侧的环形路径自动移动；作为一种实施方式，在所述的环形路径上设置磁导航条，用以引导自动运输装置5沿着设定的轨迹移动；同时，在实验台、试管存储区1以及试管清洗区3的设定位置设置定位装置6，实现自动运输装置5的精准定位。

自动运输装置5的结构如图3所示，包括：自动运输本体和控制器；控制器内预设有不同类型试管的存储位置信息；自动运输本体上设有扫码装置，能够扫描设置在试管架上的二维码；

自动运输本体包括移动部17和升降部18，移动部17能够沿着设定的路径移动，升降部18能够在移动部17上实现升降，通过移动和升降能够到达预定的单元格19的位置。移动部17内设置第一驱动电机，第一驱动电机与升降杆连接，升降部18固定在升降杆上，与升降杆一起升降；升降部18上设有第一位置感应装置、第一传送装置和第二驱动电机，第二驱动电机与驱动轴连接，驱动轴通过齿轮与第一从动轴连接，第一从动轴带动第一传送装置移动；

试管存储区1包括至少一个多层试管存储装置，所述多层试管存储装置内设有若干用于存放试管架的单元格19，每一个单元格19上均设有第二位置感应装置、第二传送装置和第二从动轴，所述第二从动轴通过齿轮与驱动轴连接；第一传送装置和第二传送装置之间的间距小于试管架长度的1/2，保证试管架在进行交接的时候不会发生大的波动而损坏试管。

每一个存放试管架的单元格19都具有唯一的位置信息并存储在控制器中，每一个试管架上均设有带有存储位置标识的二维码，所述二维码上存储的位置信息与单元格19的位置信息一一对应。

实验开始时，控制器根据需要提取的试管类型控制自动运输装置5运行至相应的试管存储装置；第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格19；当升降部18上的第一位置感应装置与单元格19中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部17向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置移动，使得试管架移出单元格19；同时，驱动轴带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置向与第二传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动至升降部18上；第一驱动电机驱动升降杆下降，控制器控制自动运输装置5移动至实验台。

试管清洗结束后，将试管放回试管架，自动运输装置5上的扫码装置扫描试管架上的二维码信息，确定试管架的存储位置并传送至控制器，控制器控制自动运输装置5移动至相应的自动运输装置5；第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格19；当升降部18上的第一位置感应装置与单元格19中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部17向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置移动，使得试管架移出移动部17；同时，驱动轴带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置向与第一传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动回单元格19，如图3所示方向。

第一驱动电机驱动升降杆复位；自动运输装置5复位。

本发明试管清洗区3结构如图2所示，包括：第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置之间的试管外壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置两侧的试管固定装置，第一水箱7和第二水箱16；

其中，第一试管内壁清洗装置用于清洗盛放没有腐蚀性的化学药品的试管；第一试管内壁清洗装置用于清洗盛放有腐蚀性的化学药品的试管；因此，将第一试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置与第一水箱7连接，第二试管内壁清洗装置与第二水箱16连接。第一水箱7里盛放的是常规的清洗试管用的液体，一般是水和清洁剂的混合液；第二水箱16里盛放的是针对特殊化学药品的清洗试管用的液体，可以根据需要增加相应的反应剂。

第一试管内壁清洗装置包括设置在底座上的第三驱动电机，第三驱动电机与试管刷杆10连接；用于驱动试管刷管旋转；试管刷杆10内部设有空腔，第一进水导管8一端进入空腔并延伸至试管刷杆10顶部；第一进水导管8另一端通过加压泵与第一水箱7连接；加压泵持续将水箱里的液体经过第一进水导管8送入试管刷杆10，并且保证试管刷管里的水始终是满的，这样就能够保证每一部分的毛刷均能够获得清洗液。试管刷杆10底部密封，这样，清洗液不会从底部漏出。

试管刷杆10两侧设有周向毛刷12，顶部设有扇形毛刷11，用于清洗试管底部；周向毛刷12的高度不小于试管的高度，保证整个试管上下均能够被毛刷刷到；试管刷杆10顶部和侧壁分别设有若干出水孔；出水孔与周向毛刷12和扇形毛刷11分别连通，提供毛刷所需清洗液；最低位置的出水孔与试管刷杆10底部平齐，以便于在清洁结束时，试管刷杆10里的水分全部留出。

第二试管内壁清洗装置与第一试管内壁清洗装置结构是相同，两者并列设置。

试管外壁清洗装置包括对称设置的第一试管外壁清洗装置和第二试管外壁清洗装置；

第一试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第四驱动电机，第四驱动电机连接第一伸缩杆，用于驱动伸缩杆伸缩；第一伸缩杆上设有第一弧形试管刷13；第一弧形试管刷13的弧度不小于试管外壁的弧度，保证能够包围住试管；第一弧形试管刷13的周长至少大于试管外壁周长的3/4，尽可能覆盖到试管外壁的每一个部位。

第二试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第五驱动电机，第五驱动电机连接第二伸缩杆，第二伸缩杆上设有第二弧形试管刷13；第二弧形试管刷13的弧度不小于试管外壁的弧度；第二弧形试管刷13的周长至少大于试管外壁周长的3/4。

第二进水导管9分成两路，其中一路沿第一伸缩杆内部空腔与第一弧形试管刷13连通；另一路沿第二伸缩杆内部空腔与第二弧形试管刷13连通；每一路进水导管上均设有阀门；

进行清洗时，根据试管的放置位置，将相应的阀门打开，向相应的弧形试管刷13注水，驱动相应的伸缩杆上下移动，实现对试管外壁的清洁；清洗完成后，将弧形试管刷13移动至高于试管底部的位置，停止注水。

第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置底部均设有导流槽15，洗刷后的液体汇演导流槽15进入废水处理区4。

在底座的两侧分别设置挡板，在挡板上设置试管固定装置，用于吸附住倒置的试管；试管固定装置包括真空吸盘14，真空吸盘14与真空发生器连接；真空吸盘14吸附在试管壁表面，固定住试管；挡板与试管内壁清洗装置之间的距离可调，可以通过滑轨或者调解固定螺栓位置的方式进行调节。这样，真空吸盘14与试管之间的距离就实现了可调，可以满足不同大小的试管要求。

进行试管清洗时，根据实验类型将试管倒置放置到相应的试管内壁清洗装置上，调整真空吸盘14的位置，使其吸附住试管；驱动试管刷杆10旋转，向试管刷杆10内部注水，始终保持试管刷杆10内部处于满水状态；水从出水孔流出分别进入周向毛刷12和扇形毛刷11，实现对试管内壁的清洁；同时，驱动相应的试管外壁清洗装置，实现对试管外壁的清洁；

清洗结束后，试管刷杆10停止转动，停止向试管刷杆10内部注水；试管刷杆10内部的存水通过出水孔流出，试管内壁的水自动留下。清洗过程中的废水通过导流槽15流入废水处理区4进行处理。

废水处理区4处理后的水分别连接废水槽和第一水箱7；在与第一水箱7的连接管路上设置加压泵和单向阀门。

废水处理区4设有废水处理池，废水处理池包括：依次连通的活性炭吸附网、反应池、沉淀池、渗透网和PH值测定装置；

废水首先通过活性炭吸附网，将含铬、氰或者镉的废水中的六价正离子还原成3价正离子后，用沉淀剂去除沉淀；

废水进入反应池，以铁粉为还原剂，把废水中的汞、镉重金属置换出来；

废水进入沉淀池，采用氢氧化钙溶液，与废水中的Zn²⁺、Cr³、As³⁺、Pb²金属离子反应生成沉淀；

废水经过渗透网将沉淀进一步滤除，处理后的废水经过PH值测定装置测试PH值，若PH值满足要求，则开启单向阀，通过加压泵将水送至第一水箱7，否则，降水排入废水槽。

本发明的整体工作流程如下：

实验开始时，控制器根据需要提取的试管类型控制自动运输装置5运行至相应的试管存储装置；第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格19；当升降部18上的第一位置感应装置与单元格19中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部17向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置移动，使得试管架移出单元格19；

同时，驱动轴带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置向与第二传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动至升降部18上；

第一驱动电机驱动升降杆下降，控制器控制自动运输装置5移动至实验台；

试验结束后，将试管架放置到自动运输装置5上，控制器控制自动运输装置5移动至试管清洗区3；根据实验类型将试管倒置放置到相应的试管内壁清洗装置上，调整真空吸盘14的位置，使其吸附住试管；驱动试管刷杆10旋转，向试管刷杆10内部注水，始终保持试管刷杆10内部处于满水状态；水从出水孔流出分别进入周向毛刷12和扇形毛刷11，实现对试管内壁的清洁；

同时，根据试管的放置位置，将第二进水导管9上相应的阀门打开，向相应的弧形试管刷13注水，驱动相应的伸缩杆上下移动，实现对试管外壁的清洁；

清洗过程中的废水通过导流槽15流入废水处理区4进行处理；

清洗结束后，试管刷杆10停止转动，停止向试管刷杆10内部注水；将弧形试管刷13移动至高于试管底部的位置，停止注水。试管刷杆10内部的存水通过出水孔流出，试管内壁的水自动留下；

晾制设定时间后，将试管放回试管架，自动运输装置5上的扫码装置扫描试管架上的二维码信息，确定试管架的存储位置并传送至控制器，控制器控制自动运输装置5移动至相应的自动运输装置5；

第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格19；当升降部18上的第一位置感应装置与单元格19中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部17向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置移动，使得试管架移出移动部17；

同时，驱动轴带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置向与第一传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动回单元格19；

第一驱动电机驱动升降杆复位；自动运输装置5复位。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种自动化化学实验系统，其特征在于，包括：试管存储区、实验台、试管清洗区、废水处理区以及自动运输装置；

所述试验台设置在试管存储区和试管清洗区之间，所述废水处理区与试管清洗区连接，所述自动运输装置沿着设置在试管存储区、试验台和试管清洗区两侧的环形路径自动移动；

所述自动运输装置包括：自动运输本体和控制器；所述控制器内预设有不同类型试管的存储位置信息；所述自动运输本体上设有扫码装置，所述自动运输本体包括移动部和升降部，所述移动部内设置第一驱动电机，所述第一驱动电机与升降杆连接，所述升降部固定在升降杆上；所述升降部上设有第一位置感应装置、第一传送装置和第二驱动电机，所述第二驱动电机与驱动轴连接，所述驱动轴通过齿轮与第一从动轴连接，所述第一从动轴带动第一传送装置移动；

所述试管存储区包括至少一个多层试管存储装置，所述多层试管存储装置内设有若干用于存放试管架的单元格，每一个单元格上均设有第二位置感应装置、第二传送装置和第二从动轴，所述第二从动轴通过齿轮与驱动轴连接；所述第一传送装置和第二传送装置之间的间距小于试管架长度的1/2；

每一个存放试管架的单元格都具有唯一的位置信息并存储在控制器中，每一个试管架上均设有带有存储位置标识的二维码，所述二维码上存储的位置信息与单元格的位置信息一一对应；

所述试管清洗区包括：第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置之间的试管外壁清洗装置，设置在两试管内壁清洗装置两侧的试管固定装置，第一水箱和第二水箱；

所述第一试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置与第一水箱连接，所述第二试管内壁清洗装置与第二水箱连接；所述第一水箱内的液体用于清洗盛放没有腐蚀性的化学药品的试管；所述第二水箱内的液体用于清洗盛放有腐蚀性的化学药品的试管；

所述第一试管内壁清洗装置包括设置在底座上的第三驱动电机，所述第三驱动电机与试管刷杆连接；所述试管刷杆内部设有空腔，第一进水导管一端进入所述空腔并延伸至试管刷杆顶部；所述试管刷杆底部密封；第一进水导管另一端通过加压泵与第一水箱连接；

所述试管刷杆两侧设有周向毛刷，顶部设有扇形毛刷；所述周向毛刷的长度不小于试管的高度；所述试管刷杆顶部和侧壁分别设有若干出水孔；最低位置的出水孔与试管刷杆底部平齐；

所述第二试管内壁清洗装置与第一试管内壁清洗装置并列设置；

所述第一试管内壁清洗装置，第二试管内壁清洗装置和试管外壁清洗装置底部均设有导流槽，所述导流槽连接废水处理区，所述废水处理区处理后的水分别连接废水槽和第一水箱；在与第一水箱的连接管路上设置加压泵和单向阀门。

2.如权利要求1所述的一种自动化化学实验系统，其特征在于，所述试管外壁清洗装置包括对称设置的第一试管外壁清洗装置和第二试管外壁清洗装置；

所述第一试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第四驱动电机，所述第四驱动电机连接第一伸缩杆，所述第一伸缩杆上设有第一弧形试管刷；所述第一弧形试管刷的弧度不小于试管外壁的弧度；第一弧形试管刷的周长至少大于试管外壁周长的3/4；

所述第二试管外壁清洗装置包括：设置在底座上的第五驱动电机，所述第五驱动电机连接第二伸缩杆，所述第二伸缩杆上设有第二弧形试管刷；所述第二弧形试管刷的弧度不小于试管外壁的弧度；

第二进水导管分成两路，其中一路沿第一伸缩杆内部空腔与第一弧形试管刷连通；另一路沿第二伸缩杆内部空腔与第二弧形试管刷连通；每一路进水导管上均设有阀门。

3.如权利要求1所述的一种自动化化学实验系统，其特征在于，所述试管固定装置包括真空吸盘，所述真空吸盘与真空发生器连接；所述真空吸盘吸附在试管壁表面，固定住试管；所述真空吸盘与试管之间的距离可调，以满足不同大小的试管要求。

4.如权利要求1所述的一种自动化化学实验系统，其特征在于，所述废水处理区设有废水处理池，所述废水处理池包括：依次连通的活性炭吸附网、反应池、沉淀池、渗透网和PH值测定装置；所述活性炭吸附网将含铬、氰或者镉的废水中的六价正离子还原成3价正离子；所述反应池以铁粉为还原剂，吸附并去除重金属离子；所述沉淀池采用氢氧化钙溶液，与废水中的金属离子反应生成沉淀；所述渗透网将生成的沉淀过滤；处理后的废水经过PH值测定装置测试PH值，若PH值满足要求，则开启单向阀，通过加压泵将水送至第一水箱，否则，降水排入废水槽。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的自动化化学实验系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

实验开始时，控制器根据需要提取的试管类型控制自动运输装置运行至相应的试管存储装置；第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格；当升降部上的第一位置感应装置与单元格中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置移动，使得试管架移出单元格；

同时，驱动轴带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置向与第二传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动至升降部上；

第一驱动电机驱动升降杆下降，控制器控制自动运输装置移动至实验台；

试验结束后，将试管架放置到自动运输装置上，控制器控制自动运输装置移动至试管清洗区；根据实验类型将试管倒置放置到相应的试管内壁清洗装置上，调整真空吸盘的位置，使其吸附住试管；驱动试管刷杆旋转，向试管刷杆内部注水，始终保持试管刷杆内部处于满水状态；水从出水孔流出分别进入周向毛刷和扇形毛刷，实现对试管内壁的清洁；

同时，驱动相应的试管外壁清洗装置，实现对试管外壁的清洁；

清洗过程中的废水通过导流槽流入废水处理区进行处理；

清洗结束后，试管刷杆停止转动，停止向试管刷杆内部注水；试管刷杆内部的存水通过出水孔流出，试管内壁的水自动留下；

晾制设定时间后，将试管放回试管架，自动运输装置上的扫码装置扫描试管架上的二维码信息，确定试管架的存储位置并传送至控制器，控制器控制自动运输装置移动至相应的自动运输装置；

第一驱动电机驱动升降杆上升至相应的单元格；当升降部上的第一位置感应装置与单元格中设置的第二位置感应装置对齐时，停止升降；控制器控制移动部向试管存储装置靠近，直至设置在驱动轴上的齿轮与设置在第二从动轴上的齿轮对接；

第二驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过齿轮带动第一从动轴转动，第一从动轴带动第一传送装置移动，使得试管架移出移动部；

同时，驱动轴带动第二从动轴转动，第二从动轴带动第二传送装置向与第一传送装置移动方向相同的方向移动，直至试管架完全移动回单元格；

第一驱动电机驱动升降杆复位；自动运输装置复位。

6.如权利要求5所述的一种自动化化学实验系统的工作方法，其特征在于，试管外壁清洗装置对试管外壁清洁的方法具体为：

根据试管的放置位置，向相应的弧形试管刷注水，驱动相应的伸缩杆上下移动，实现对试管外壁的清洁；

清洗完成后，将弧形试管刷移动至高于试管底部的位置，停止注水。

7.如权利要求5所述的一种自动化化学实验系统的工作方法，其特征在于，废水处理区进行废水处理的过程具体为：

废水首先通过活性炭吸附网，将含铬、氰或者镉的废水中的六价正离子还原成3价正离子后，用沉淀剂去除沉淀；

废水进入反应池，以铁粉为还原剂，把废水中的汞、镉重金属置换出来；

废水进入沉淀池，采用氢氧化钙溶液，与废水中的Zn²⁺、Cr³、As³⁺、Pb²金属离子反应生成沉淀；

废水经过渗透网将沉淀进一步滤除，处理后的废水经过PH值测定装置测试PH值，若PH值满足要求，则开启单向阀，通过加压泵将水送至第一水箱，否则，降水排入废水槽。