CN108792117A - 一种机械手和采血管贴标器 - Google Patents

Abstract

一种机械手和采血管贴标器，属于血液采集设备领域。用于取放和输送采血管的机械手包括夹爪、第一旋转机构和第二旋转机构。夹爪具有可切换的夹紧状态和松弛状态且能够夹持释放采血管。第一旋转机构和第二旋转机构能够相互配合使夹爪进行分别独立且能够组合的升降运动和旋转运动。机械手可以实现升降运动和旋转运动的配合，从而使得采血管的取放更方便，有利于降低结构的复杂度，延长使用寿命。

Description

一种机械手和采血管贴标器

技术领域

本发明涉及血液采集设备领域，具体而言，涉及一种机械手和采血管贴标器。

背景技术

现有真空采血管自动贴标设备通常都会设计和制作夹抓集成部件装置。夹抓集成装置的夹抓部分往往采用步进电机控制。夹抓集成装置的主要工作步骤为：通过控制与步进电机对应的步进驱动器，从而间接控制步进电机，进而使夹爪闭合到合适力度夹住试管。随后夹爪将采血管提升到一定高度，然后由左右运动机构带动整个提升机构做左右运动。

在以上的控制夹抓过程中，由于涉及到步进电机的使用，因此需要对步进驱动器进行控制，进而间接限制了贴标装置的工作效率。此外，上述的夹抓集成装置的硬件复杂度高，影响可靠性，并且需要步进驱动器，导致设计体积增大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本发明提出了一种机械手和采血管贴标器。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明实施例的提供了一种机械手。

本实施例中的机械手用于取放和输送采血管。

机械手包括：

夹爪，夹爪具有可切换的夹紧状态和松弛状态，处于夹紧状态的夹爪能够夹持采血管并可选地进行升降和/或旋转，处于松弛状态的夹爪能够释放采血管以便夹持在夹爪的采血管从夹爪脱离；

第一旋转机构，第一旋转机构被构造来在给定第一平面内提供转动以使夹爪能够进行旋转运动；

第二旋转机构，第二旋转机构被构造来在给定的第二平面提供转运以使夹爪能够进行升降运动。

在其他的一个或多个示例中，第一旋转机构与第二旋转结构配合连接，夹爪匹配连接在第二旋转机构，且第一旋转机构能够使第二旋转机构和夹爪一并进行旋转运动。

在其他的一个或多个示例中，第一旋转机构与第一旋转机构之间通过具有给定长度的机械臂连接，机械臂被构造来使相互连接的夹爪和第二旋转机构远离第一旋转机构。

在其他的一个或多个示例中，第一旋转机构包括第一电机、与第一电机匹配的减速机，第一电机的转动由减速机的转轴降速输出。

在其他的一个或多个示例中，第二旋转机构包括第二电机、由第二电机驱动进行升降运动的升降组件，夹爪连接在升降组件。

在其他的一个或多个示例中，升降组件包括连接臂、升降台、旋转件，连接臂连接在第一旋转机构，升降台、旋转件以及第二电机均连接在连接臂，旋转件由第二电机驱动在第二平面进行转动而带动升降台被提升或下放使连接在升降台的夹爪进行升降运动。

在其他的一个或多个示例中，升降组件还包括第一转轮，第一转轮以能够在第二平面旋转的方式连接在连接臂，旋转件绕制在第一转轮、设置在第二电机的输出轴的第二转轮。

在其他的一个或多个示例中，夹爪具有防呆件、能够通过开合动作来实现夹紧状态和松弛状态切换的夹齿组；防呆件被配置来检测处于闭合状态的夹齿组是否夹持采血管，并且在处于闭合状态的夹齿组未夹持采血管时执行给定的动作。

在其他的一个或多个示例中，防呆件包括相互配合的检测器和报警器，报警器能够在检测器检测到处于闭合状态的夹齿组未夹持采血管时进行告警。

在第二方面，本发明实施例提供了一种采血管贴标装置。

采血管贴标器包括前述的机械手。

有益效果：

本发明实施例提供的机械爪采用了升降运动和旋转运动配合的方式来控制夹爪。夹爪由现有的直线运动(直线升降运动、直线左右运动)被调整为直线运动和曲线运动的结合(直线升降运动、曲线左右运动)，从而使其控制方式能够被以更简单的方式实现，进而降低了机械的复杂度，使用损耗更小、寿命更长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的夹持了采血管的机械手的结构示意图；

图2示出了图1提供的机械手中的第一旋转机构的结构示意图；

图3示出了图1提供的机械手中的连接件的结构示意图；

图4示出了图1提供的机械手中的第二旋转机构的结构示意图；

图5示出了图1提供的机械手中的夹持了采血管的夹爪的结构示意图。

图标：100-机械手；101-第一旋转机构；102-连接件；103-第二旋转机构；104-夹爪；105-采血管；1011-减速机；1012-光电开关；1021-机械臂；1022-稳固板；1041-夹片；1031-连接臂；1033-升降台；1034-第一转轮；1032-环形皮带；1035-第二转轮；1036-第二电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

现有技术中，采血管贴标机往往采用步进电机来进行传动，导致其结构相对复杂，且常常是以直线运动方式来在整个贴标签的过程中进行采血管传输。因此，现有的采血管贴标机的工作效率相对更低，且可靠性不高，容易发生损害的情形。

现有技术中通过步进电机来控制夹持采血管的合适力度。采血管在传送过程中，步进电机需要根据状态进行调整，控制难度大、效率不高。

有鉴于此，在本发明实施例中提供了一种能够在一定程度上以更简便的方式取放采血管的装置。该装置能够按照预先设定的方式对相适应的采血管进行稳定和牢固夹取，而不需要进行夹持力度的调节。通过提供这样的一种装置，发明人期望能够提高采血管夹抓效率，并减少硬件数量和体积。

本实施例提供了一种机械手。机械手适用于采血管贴标装置。机械手能够按照一定的方式取放和输送采血管，以便于其他构件贴附标签。

参阅图1至图5。

机械手100包括夹爪104、第一旋转机构101以及第二旋转机构103。其中，第一旋转机构101和第二旋转机构103是机械手100的运动构件，两者提供和限定了夹爪104的运动方式。

其中，前述的运动方式是指：夹爪104整体在夹持和传输采血管105的过程中所能够进行的动作。第一旋转机构101和第二旋转机构103主要是被用来根据需要改变夹爪104的空间位置，以便能够在给定的位置夹持采血管105，并且在通过适当的轨迹将其转移到期望的位置。

在本实施例中，第一旋转机构101被构造来在给定第一平面内提供转动以使夹爪104能够进行旋转运动。第一旋转机构101可以是能够进行圆周(360°)运动的装置。进一步地，其圆周运动可以是单向(顺时针或逆时针)的圆周运动，或者能够在圆周范围内进行按需的双向运动(既能顺时针运动，也能逆时针运动)。在其他的方案中，第一旋转机构101也可以是能够进行圆弧(小于360°，例如60°、120°等等)运动的装置。相似地，第一旋转机构101可以是在圆弧运动中过程中进行单向的运动或者双向的运动。

由于第一旋转机构101是用来提供旋转运动的装置，在一些示例中，其可以直接由电机/发动机提供，或者通过一定中间件作为动力传递构件。本实施例中，第一旋转机构101包括第一电机、与第一电机匹配的减速机1011，第一电机的转动由减速机1011的转轴降速输出。通过第一电机和减速机1011的配合，可以使夹爪104能够更稳定、平滑地按照期望的方式、精度转动。

根据需要，第一旋转机构101可以根据需要设置开关装置，如电动的光电开关1012，其亦可通过螺丝连接。

第二旋转机构103可以通过各种适当的连接件102与第一旋转机构101连接。在一些示例中，连接件102包括机械臂1021。进一步地，通过对机械臂1021进行一定的调整可以使第一旋转机构101和第二旋转机构103之间的连接更加稳定和牢固。

第二旋转机构103被构造来在给定的第二平面提供转运以使夹爪104能够进行升降运动。换言之，第二旋转机构103通常可以具有旋转运动向直线运动的转换装置。

例如，在一些示例中，第二旋转机构103可以通过齿轮和齿条的配合来实现由旋转运动向线性运动的转变。或者，第二旋转机构103可以通过丝杠和滑块的配合来实现由旋转运动向线性运动的转变。在本实施例中，第二旋转机构103包括第二电机1036、由第二电机1036驱动进行升降运动的升降组件。夹爪104连接在升降组件。

作为一种可替代的实现方案，升降组件包括连接臂1031、升降台1033、旋转件。连接臂1031连接在第一旋转机构101。升降台1033、旋转件以及第二电机1036均连接在连接臂1031。旋转件由第二电机1036驱动在第二平面进行转动而带动升降台1033被提升或下放使连接在升降台1033的夹爪104进行升降运动。

其中，连接臂1031可以是平面板材或槽体等等，通过螺栓或焊接等方式与机械臂1021连接。升降台1033可以是一个块体、板材、凸台等等结构。

进一步地，升降组件还包括第一转轮1034。第一转轮1034以能够在第二平面旋转的方式连接在连接臂1031，旋转件绕制在第一转轮1034、设置在第二电机1036的输出轴的第二转轮1035。其中，旋转件可以是环形皮带1032、环形链条。对应于环形皮带1032的实现形式的旋转件，升降台1033为一个大致的长方体结构。升降台1033固定在环形皮带1032。通过第二电机1036的正方向运动驱动环形皮带1032正向转动或反向转动，从而使升降台1033上升或下降。

另外，第二旋转机构103可以根据需要设置开关装置，如电动的限位开关，其可通过螺丝进行固定。

夹爪104能够夹取和释放采血管105。夹爪104夹取和释放采血管105的时机可以其他的控制装置/设备自由地根据需要选择和预先设定。另外，夹爪104的夹持和释放动作还可以与第一旋转机构101的运动、第二旋转机构103的运动相互配合，使夹爪104能够获得期望的运动轨迹。

在本实施例中，第一旋转机构101与第二旋转结构配合连接，并且配合传动。夹爪104匹配连接在第二旋转机构103，且第一旋转机构101能够使第二旋转机构103和夹爪104一并进行旋转运动。因此，第二旋转机构103是第一旋转机构101和夹爪104之间的中间传动部件。

第一旋转机构101和第二旋转机构103可以直接连接，或者通过中间件进行连接。例如，在本实施例中，第一旋转机构101与第一旋转机构101之间通过具有给定长度的机械臂1021连接。机械臂1021被构造来使相互连接的夹爪104和第二旋转机构103远离第一旋转机构101。机械臂1021能够使夹爪104和第二旋转机构103远离一定距离的第一旋转机构101。

另外，为了便于第一旋转机构101和第二旋转机构103之间的连接稳定性，在机械臂1021远离第一旋转机构101的末端还可以按需要设置稳固板1022。稳固板1022和机械臂1021连接构成“L”型结构。稳固板1022能够支撑前述包含于升降组件的连接臂1031，避免第二旋转机构103的振动导致升降和旋转运动的不稳定。

其中，作为能够夹持和传输采血管105的夹爪104具有可切换的夹紧状态和松弛状态(能够对应夹紧试管和松开试管)。夹紧状态和松弛状态可以根据需要按照给定模式进行调整切换。其中，夹紧状态和松弛状态通常是固定和预先设定的，而不需要在取放采血管105过程中进行逐步调整。

例如，在现有技术中夹持采血管105时，夹持设备缓慢而持续地向采血管105施加夹紧力。同样，在释放采血管105时，夹持设备缓慢而持续地消减向采血管105施加的夹紧力。

此外，处于夹紧状态的夹爪104能够夹持采血管105并可选地进行升降和/或旋转。在夹持采血管105之前，夹爪104通过升降和旋转运动达到指定的位置，然后夹爪104动作以夹紧采血管105。在传输采血管105过程中，夹爪104持续地夹紧采血管105，同时第一旋转机构101和第二旋转机构103进行配合的升降和旋转运动。

处于松弛状态的夹爪104能够释放采血管105以便夹持在夹爪104的采血管105从夹爪104脱离。即，当夹持有采血管105的夹爪104运动到给定的位置时，其工作状态切换可直接释放采血管105。

另外，应当指出的是，夹爪104的夹紧状态和松弛状态、第一旋转机构101的旋转运动、第二旋转机构103的升降运动均能够独立地被执行和操控，且能够相互配合同时或按不同的时间先后秩序进行。

作为一种优选的方案，夹爪104具有防呆件、能够通过开合动作来实现夹紧状态和松弛状态切换的夹齿组。防呆件被配置来检测处于闭合状态的夹齿组是否夹持采血管105，并且在处于闭合状态的夹齿组未夹持采血管105时执行给定的动作。

夹齿组是能够直接与采血管105接触的部件。为方便控制，夹齿组可以采用控制器进行电控，如高电平时控制为夹紧状态，低电平时控制为松开状态(松弛状态)。其中的控制器可以是各种能够进行一定数据处理的电子器件。例如，中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)等等。

夹齿组可以具有两个电磁铁。两个电磁铁通过磁性配合来实现夹紧动作和松弛动作。或者，夹齿组具有的一个固定部和动作部。动作部能够相对固定部运动。当两者相互相向靠近运动时，可以执行夹紧动作；当两者相互背离运动时，可以执行松弛动作。本实施中，夹齿组具有两个相对布置的夹片1041。夹片1041在夹持采血管105的部分形成折弯的夹持部。两个夹片1041的夹持部相互配合可以围合形成一个夹持采血管105的空间。另外，为了提高夹紧稳定性，夹片1041设置有摩擦件以提高摩擦作用力。摩擦件可以是粗糙的皮质材料，或具有凸棱的板片。进一步，夹爪104设置有检测光电开关，以便检测处于夹持状态的夹爪104是否正常夹持到了试管。

防呆件可以用于检测采血管105的夹持状态，以便在机械手100未处于正常工作状态时进行报警或提示等期望的警示操作。作为一种示例，防呆件包括相互配合的检测器和报警器。报警器能够在检测器检测到处于闭合状态的夹齿组未夹持采血管105时进行告警。检测器可以是具有红外线检测仪类似功能的设备、具有图像检测仪类似功能的设备等等。报警器可以是声光报警器、震动报警器或者其他类型的报警器。

作为一种可选的示例，机械手的工作方法可以如下被阐明：

通电时先让整个旋转机构回原点定位，即向左旋转到光电开关1012处(光电开关1012也是旋转机构的原点)停止。与此同时，提升机构带动机械手回原点在限位开关处。

当接收到打印动作信号时，旋转机构根据绝对地址(原点到对应的导槽的路程，即控制器需要发出多少脉冲量的总和)把爪手机构(包括第二旋转机构与夹爪)旋转对准对应需要抓取试管的导槽。

地址确认定位后，第二旋转机构也根据绝对地址(第二旋转机构的限位光电开关到适合抓取试管的路程脉冲量)线性下移动到合适的夹抓位置。由于机械手的信号线与可编程控制器输出端口相连接，低电平时机械手处于夹紧状态。利用可编程控制器输出端口，低电平状态即夹紧状态夹取试管。光电检测开关开始检测试管有无或是否被夹持，如果没有试管被夹取，使其报警并重新回原点等待命令。如果夹取成功，则使机械手回原点(第二旋转机构的光电开关处)，随后命令旋转机构移至打印区。

到达打印区后，命令第二旋转机构也根据绝对地址(第二旋转机构限位光电开关到适合打印放置的路程脉冲量)线性下移动到合适的打印位置后。利用可编程控制器进行编程，高电平时机械手松弛状态，利用高电平松弛状态放出试管进行打印。

如果在运输过程中试管发生脱落，或者由于外力原因机械手没有夹持住试管，光电检测开关便会立即响应，使其报警并重新回原点等待命令。旋转机构打印区限位开关的作用是调试和运动过程中防止旋转机构移动到打印区外，与设备边框发生碰撞。旋转机构打印区限位开关与光电开关1012旋转机构原点之间的夹角是111.5度，也就是说，机械臂以及旋转机构的旋转范围是111.5度夹角。

由以上提供的机械手100具有以下一些效果：

1.控制方法极其简单。

2.占用体积小。

3.提高夹抓效率。

4.舍弃步进驱动器增加可靠性。

作为一种机械手100的应用例，本实施例中还是提供了一种采血管105贴标器。采血管105贴标器包括机械手100。另外，采血管105还具有打印机、采血管105储存装置。打印机、采血管105储存装置可以采用现有市售设备，在本实施例中，不对其作具体阐述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械手，用于取放和输送采血管，其特征在于，包括：

夹爪，所述夹爪具有可切换的夹紧状态和松弛状态，处于所述夹紧状态的所述夹爪能够夹持所述采血管并可选地进行升降和/或旋转，处于所述松弛状态的所述夹爪能够释放所述采血管以便夹持在所述夹爪的所述采血管从所述夹爪脱离；

第一旋转机构，所述第一旋转机构被构造来在给定第一平面内提供转动以使所述夹爪能够进行旋转运动；

第二旋转机构，所述第二旋转机构被构造来在给定的第二平面提供转运以使所述夹爪能够进行升降运动。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第一旋转机构与所述第二旋转结构配合连接，所述夹爪匹配连接在所述第二旋转机构，且所述第一旋转机构能够使所述第二旋转机构和所述夹爪一并进行旋转运动。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述第一旋转机构与所述第一旋转机构之间通过具有给定长度的机械臂连接，所述机械臂被构造来使相互连接的所述夹爪和所述第二旋转机构远离所述第一旋转机构。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第一旋转机构包括第一电机、与所述第一电机匹配的减速机，所述第一电机的转动由所述减速机的转轴降速输出。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第二旋转机构包括第二电机、由所述第二电机驱动进行升降运动的升降组件，所述夹爪连接在所述升降组件。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述升降组件包括连接臂、升降台、旋转件，所述连接臂连接在所述第一旋转机构，所述升降台、所述旋转件以及所述第二电机均连接在所述连接臂，所述旋转件由所述第二电机驱动在所述第二平面进行转动而带动所述升降台被提升或下放使连接在所述升降台的所述夹爪进行升降运动。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述升降组件还包括第一转轮，所述第一转轮以能够在所述第二平面旋转的方式连接在所述连接臂，所述旋转件绕制在所述第一转轮、设置在所述第二电机的输出轴的第二转轮。

8.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述夹爪具有防呆件、能够通过开合动作来实现所述夹紧状态和所述松弛状态切换的夹齿组；所述防呆件被配置来检测处于闭合状态的所述夹齿组是否夹持采血管，并且在处于闭合状态的所述夹齿组未夹持采血管时执行给定的动作。

9.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于，所述防呆件包括相互配合的检测器和报警器，所述报警器能够在所述检测器检测到处于闭合状态的所述夹齿组未夹持采血管时进行告警。

10.一种采血管贴标器，其特征在于，包括如权利要求1～9中任意一项所述的机械手。