CN109414817A - 校准在机器人夹具和部件之间的位置取向的方法和设备 - Google Patents

Abstract

通过使用机载挤压和碰撞传感器来校准部件的位置的方法。方法包括提供具有夹具以及挤压和碰撞传感器的机器人、提供被联接到夹具的校准工具，以及提供包括凹部和挤压区域的部件。方法包括使得夹具在第一方向上移动，以便感测在校准工具和挤压区域之间的接触，并且记录接触位置。类似地，夹具被移动成将工具插入到凹部内，之后使得夹具在第二方向上移动并且感测在工具和凹部之间的接触，并且使得夹具在第三方向上移动并且感测在工具和凹部之间的接触。接触位置被记录并被处理，以便确定在第一方向上的表面位置和凹部的物理中心。公开了用于实施该方法的机器人校准设备以及其它方面。

Description

校准在机器人夹具和部件之间的位置取向的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月14日提交的美国临时申请序列号62/362,529的优先权，其全部内容通过引用的方式被并入本文。

技术领域

本公开的实施例涉及在用于运输生物液体容器的系统中适于校准机器人部件（例如机器人夹具）相对于另一部件（例如样品架）的位置取向的方法和设备。

背景技术

在医学测试和处理中，使用机器人技术可以最小化暴露于或者接触生物液体样品（也以其它方式被称为“样本”）和/或可以增加生产率。例如，在一些自动测试和处理系统（例如，临床分析机）中，生物液体容器（例如测试管、小瓶等）可以被运输到样品架（有时被称为“盒”）和从样品架（有时被称为“盒”）运输以及运输到测试或处理设备的测试或处理位置和从测试或处理设备的测试或处理位置运输。

这样的运输可以通过使用自动机构来实现，所述自动机构例如具有被联接的夹具的机器人，该被联接的夹具可以具有被构造成抓持生物液体容器的相对夹具指部。夹具可以通过机器人在两个或更多个坐标方向上移动。以此方式，生物液体容器（包含待测试或处理的样本）可以被夹具抓持，且之后从一个位置被移动到与测试或处理位置相关的另一位置。例如，生物液体容器可以被移动到样品架的接收部和从样品架的接收部移动。

机器人的不准确校准会导致夹具指部的不准确定位，这可能会导致在夹具和生物液体容器以及/或者在正被移动的生物液体容器和测试或处理系统和/或样品架之间的碰撞或堵塞。另外，不准确校准可能会导致夹具对生物液体容器的抖动的拾取和放置操作，这会导致不希望的样本溢出。

因此，在测试和处理系统中可以改善夹具相对于物品（例如样品架）的定位的准确性的方法和设备是期望的。

发明内容

在方法实施例中，提供一种校准夹具相对于样品架的位置的方法。该方法包括：提供包括夹具的机器人，夹具在坐标系中可移动并且包括挤压传感器和碰撞传感器，该挤压传感器被构造成感测竖直挤压事件并且该碰撞传感器被构造成感测水平碰撞事件；提供被联接到夹具的校准工具；提供包括凹部和挤压区域的样品架；在坐标系中降低夹具并且感测在校准工具和样品架的挤压区域之间的如通过挤压传感器所感测的竖直接触；记录如通过挤压传感器所感测的竖直接触的坐标系中的竖直位置；在坐标系中移动夹具，以便将校准工具定位在凹部内；使得夹具在坐标系中在第一水平方向上移动，并且感测在校准工具和凹部的两个第一水平位置之间的如通过碰撞传感器所感测的接触；使得夹具在坐标系中在第二水平方向上移动，并且感测在校准工具和凹部的两个第二水平位置之间的如通过碰撞传感器所感测的接触；记录两个第一水平位置和两个第二水平位置；以及处理两个第一水平位置和两个第二水平位置，以确定凹部的中心的位置。

在设备实施例中，提供机器人校准系统。机器人校准设备包括：机器人，其包括夹具、被构造成感测竖直挤压事件的挤压传感器和被构造成感测水平碰撞事件的碰撞传感器，所述机器人被构造成导致所述夹具在坐标系中的运动；被联接到所述夹具的校准工具；包括被定位在所述坐标系中的凹部和挤压区域的样品架；可操作地联接到所述机器人的控制器，所述控制器被构造成且可操作成：导致所述校准工具的竖直移动，以便接触所述挤压区域并记录在所述坐标系中的竖直接触坐标，导致所述校准工具的水平运动，以便接触所述凹部的侧面并记录在所述坐标系中的水平接触坐标，并且处理从所述挤压传感器接收的所述竖直接触坐标和从所述碰撞传感器接收的水平接触坐标，以便确定在所述坐标系中的所述样品架的竖直特征的位置和所述凹部的中心。

在另一设备实施例中，提供机器人校准设备。机器人校准设备包括：机器人，其包括可移动的臂和被联接到所述可移动的臂中的一个的夹具、被构造成感测挤压事件的挤压传感器和被构造成感测碰撞事件的碰撞传感器，所述机器人被构造成导致所述夹具在坐标系中的运动；被联接到所述夹具的校准工具；包括凹部和平坦表面的部件，该部件被定位在所述坐标系中；和可操作地联接到所述机器人的控制器，所述控制器被构造成且可操作成：导致所述校准工具在第一方向上的移动，以便接触所述平坦表面并且基于来自所述挤压传感器的信号记录在所述坐标系中在所述第一方向上的第一接触坐标，导致所述校准工具在第二方向和第三方向上的运动，以便接触所述凹部的相对侧面并且基于来自所述碰撞传感器的信号记录在所述坐标系中的在所述第二方向和第三方向上的第二接触坐标和第三接触坐标，并且处理从所述挤压传感器和所述碰撞传感器接收的第一接触坐标、第二接触坐标和第三接触坐标，以便确定所述部件的特征在所述第一方向上的位置和所述凹部的中心。

通过示出多个示例性实施例（包括用于实施本发明的能够想到的最佳模式），从下述详细描述中可以容易地显而易见到本公开的仍其它方面、特征和优点。本发明也能够具有不同的实施例，并且其多个细节可以在各方面进行修改，而所有内容并没有背离本公开的范围。因此，本公开将涵盖落入如在所附权利要求中限定的本发明的范围内的所有修改、等价方案和替代方案。

附图说明

图1示出根据一个或更多个实施例的机器人校准设备的示意性侧视图。

图2A示出根据一个或更多个实施例的校准工具的第一侧视平面视图。

图2B示出根据一个或更多个实施例的校准工具的第二侧视平面视图，其从图2A的第一侧视平面视图旋转九十度。

图3A示出根据一个或更多个实施例的包括样品架的部件的顶部平面视图。

图3B示出根据一个或更多个实施例的样品架的部分顶部视图，其示出了挤压区域和箭头，所述箭头指示出校准工具的触笔（stylus）在第一和第二方向上的水平方向移动。

图3C示出根据一个或更多个实施例的样品架的另一部分顶部视图，其示出了校准工具的触笔的附加方向移动和包括用于校准工具的定位孔的凹部。

图3D示出根据一个或更多个实施例的样品架的部分顶部视图，其示出了校准工具的触笔在包括接收部的凹部内的四个移动。

图4示出根据一个或更多个实施例的样品架的两个部分（中间部分被移除）的部分顶部视图，并且其示出了用于校准工具的多个定位凹部的位置。

图5示出根据一个或更多个实施例的机器人校准设备的部分顶部视图，其包括成像位置和冷存储系统。

图6示出根据实施例的流程图，其示出校准夹具相对于部件（例如样品架）的位置的方法。

具体实施方式

在机器人中，例如在被用于在临床分析机或其它测试或处理系统中实现机器人拾取和放置操作的那些机器人中，由于上述原因，实现夹具放置的准确性是期望的目标。本文使用的“夹具”是被联接至机器人（例如，联接至机器人臂）的任何构件，其用于在机器人操作中抓持物品（例如，样本容器）和/或将物品（例如，样本容器）从一个位置移动到另一位置，例如在拾取和放置操作中。在这样的机器人中，会期望携带和/或取回样本容器的夹具例如相对于包括拾取或放置位置的部件（例如，样品架的接收部）具有相对高的位置精确性，以便防止前述的碰撞、堵塞和溢出。然而，一直难以实现相对于在坐标系中可移动的夹具来容易地校准这样的拾取或放置位置的准确位置，并且在一些情况下这么做需要复杂的光学系统。

鉴于上述内容，本公开的实施例提供了校准方法和机器人校准设备，其能够容易地确定机器人的夹具相对于夹具可接近部件的实际位置，以致夹具可以被构造成精确地从一个或更多个限定位置拾取物品（例如样本容器）和/或将物品（例如样本容器）放置到一个或更多个限定位置。

本文将参考图1-5描述本公开的一个或更多个实施例的这些和其它方面和特征。

根据第一设备实施例，如图1中最佳所示，描述了机器人校准设备100和使用机器人校准设备100的校准方法。机器人校准设备100包括机器人105，其用于抓持在第一位置（例如，工作台位置）处的样品容器（在图1中未示出），例如血液收集器皿、样品管等，并且将样品容器运输到第二位置（例如，处理位置）。机器人105可以用在诊断机器中，该诊断机器例如自动测试仪器，诸如临床分析机、离心分离机或者其它处理或测试系统（例如，生物流体样本处理或测试系统）。

机器人105包括被联接至机器人105的可移动部分（例如，联接至其第二机器人臂105B）的夹具108。夹具108可以被机械机构联接，在一些实施例中该机械机构可以允许一些有限的竖直和/或水平运动，如所示。所述有限的运动可以被提供用于通过允许在一定量的有限偏转之后生成触发信号来适应感测，如下文将解释的。夹具108可以包括两个或更多个夹具指部108A、108B。夹具指部108A、108B可以是相对的并且相对于彼此可移动，并且适于抓持物品，例如样本容器（例如，血液收集器皿）。

夹具指部108A、108B可以被致动机构108C驱动成在垂直于Z轴线的X-Y平面内沿任何适当方向（例如，在X或Y方向或者其组合方向上）打开和闭合。致动机构108C可以是电动的、气动的或者液压的伺服马达等，其联接到夹具指部108A、108B，所述夹具指部108A、108B可以线性或枢转地移动以提供抓持能力。可以使用用于导致夹具指部108A、108B的抓持动作的其它适当机构。此外，虽然示出了两个指部，不过本发明同样适用于具有两个以上的夹具指部108A、108B的夹具108。也可以使用其它夹具类型。机器人105可以是能够在X、Y和Z坐标系内（例如，在三维空间中）移动夹具108的任何合适机器人。

机器人105可以例如是R、θ、Z机器人，如所示。机器人105可以具有旋转马达105R，其被构造成使得第一机器人臂105A在旋转方向θ上旋转到期望的角度取向。机器人105可以包括平移马达105T，其可以被构造成使得第二机器人臂105B和被联接的夹具108在+/-R方向上（在X、Y平面内）移动，如所示。机器人105可以包括竖直马达105V，其可以被构造成使得立柱105U在竖直方向上（例如，沿着如所示轴线指示的+/-Z方向）移动。不过，可以提供用于施加X、θ和/或Z运动或者运动（例如，X、Y和Z）的其它组合的其它适当的机器人马达和机构。可以为每个运动度提供合适的反馈机构，例如来自位置和/或旋转编码器。因此，夹具坐标系可以是R、θ和Z或者X、Y、Z或者其任何子集或组合。

在一个或更多个实施例中，机器人105可以被用于实现夹具108的运动，以致样本容器（未示出）可以被放置在凹部内或从凹部移除（该凹部例如是样品架112的接收部112R），或者被放置在可由机器人105接近的其它位置内或从其移除。

另外，在一个或更多个实施例中，机器人105可以实现夹具108绕夹具旋转轴线109的旋转，以致夹具指部108A、108B可以相对于样本容器（未示出）精确地旋转定向。机器人105可以包括夹具旋转马达108R，其适于将绕夹具旋转轴线109的旋转运动施加到夹具指部108A、108B。可以包括旋转编码器来向控制器114反馈关于夹具指部108A、108B的旋转取向的信息。马达可以是步进电机、一个或更多个伺服电机、一个或更多个气动或液压马达、一个或更多个电动马达或者其组合。

控制器114可以包括微处理器、处理电路（包括A/D转换器、放大器、滤波器等等）、存储器以及驱动和反馈电路，其被构造成且可操作成控制各种机器人部件（例如，旋转马达105R、平移马达105T和竖直马达105V、致动机构108C和夹具旋转马达108R）的操作并且处理来自编码器和传感器的输入。可以使用除这里示出的机器人105之外的其它类型的机器人来施加夹具108在坐标系中的运动，例如门架机器人（gantry robot）、多臂铰接机器人等。

机器人105可以包括挤压传感器116和碰撞传感器118，其被联接到控制器114以致可以感测竖直接触和/或水平接触。挤压传感器116可以被构造成感测竖直挤压事件，并且碰撞传感器118可以被构造成感测水平碰撞事件。挤压传感器116在一些实施例中可以允许夹具108在Z方向上的有限运动，并且因此可以使得机器人105能够感测夹具108何时在Z方向上与物品产生接触，其中在实现特定位移后触发。在其它实施例中，从挤压传感器116和/或碰撞传感器118发出信号，并且当相应信号的特定大小超过预定挤压或碰撞阈值时确定接触。超过阈值是产生接触的指示。

在一些实施例中，触发指示在由夹具108夹持的样本容器和物品之间或者在夹具108和物品之间的硬接触。例如，挤压传感器116可以感测由夹具108夹持的样本容器何时被完全插入到接收部112R的底部中。碰撞传感器118可以被构造成感测在物品和由夹具108夹持的物件之间或者在夹具108和物品之间的水平碰撞。

碰撞传感器118可以操作成当超过特定预定位移时触发并提供碰撞信号至控制器114。在其它实施例中，可以向控制器114提供信号并且当该信号高于阈值时确定接触，从而指示出在由夹具108抓持的物件和物品之间或者在夹具108和物品之间的接触。例如，当在由夹具108携带的样本容器和第二样本容器之间产生侧向接触时，或者当样品架112的接收部112R的期望位置与实际位置基本不一致以致样本容器水平偏转时，碰撞传感器118可以提供碰撞信号。

在试图使用机器人105和夹具108运输样本容器之前，机器人校准设备100可以被用于实施根据另一实施例的校准方法。在校准方法期间，机器人校准设备100包括校准工具110。校准工具110可以被联接到处于已知取向的夹具，例如通过使用夹具指部108A、108B抓持夹具108。校准工具110可以被用于促进校准。具体地，校准工具110可以被装纳在自动测试和/或处理系统上或内。例如，校准工具110可以在包括机器人105的自动测试和/或处理系统内或上在存储位置121处被安装到壁或框架120。存储位置121和校准工具110可以定位在可由机器人105接近的位置处。否则，校准工具110可以被操作者手动联接到夹具108。

如图2A和图2B中最佳所示，校准工具110可以包括被构造成联接到夹具108的主体。例如，在所描绘的实施例中，校准工具110可以被夹具指部108A、108B夹持。具体地，夹具指部108A、108B可以被构造成抓持第一突起222和第二突起224。第一突起222和第二突起224可以包括一个或更多个工具定位特征226。所述一个或更多个工具定位特征226与被形成在夹具指部108A、108B中的一个或更多个上的一个或更多个夹具定位特征228操作地接合。在一些实施例中，工具定位特征226包括一个或更多个销。所述一个或更多个夹具定位特征228可以包括其内接收有所述一个或更多个销的孔。

校准工具110可以包括在其下端上的触笔227。触笔227可以包括具有已知圆柱形尺寸（例如，直径）的圆柱形端部227C和垂直于校准工具110的中央轴线229定向的平坦下表面227F。凹部227R可以被设置在圆柱形端部227C上方。从在夹具指部108A、108B中的一个或更多个上形成的一个或更多个工具定位特征226到触笔227的平坦下表面227F的竖直距离是已知距离。

现在将描述校准夹具108到样品架112的位置的一种方法。如图6中最佳所示，方法600包括在602中提供包括夹具（例如，夹具108）的机器人（例如，机器人105），该夹具在坐标系中可移动并且包括挤压传感器（例如，挤压传感器116）和碰撞传感器（例如，碰撞传感器118），其中挤压传感器被构造成感测竖直挤压事件并且碰撞传感器被构造成感测水平碰撞事件。

方法600进一步包括在604中提供如上所述被联接到夹具（例如，夹具108）的校准工具（例如，校准工具110）以及在606中提供包括凹部（例如，接收部112R或者校准孔332）和挤压区域（例如，挤压区域334）的样品架（例如，样品架112）。

如图3A中最佳所示，样品架112可以包括例如由模制塑料形成的架主体112B。架主体112B可以包括形成在其内的多个凹部。凹部可以包括被构造成接收样本容器（未示出）的多个接收部112R。接收部112R可以被设置成行（例如，所示的行1-11）和设置成列（所示的列A-E）。不过，可以使用具有不同数量的行或列的样品架112。

在一个或更多个实施例中每个接收部112R可以包括一个或更多个弹簧330，其被构造成在样本容器被插入接收部112R内时使得该样本容器居中或将其推到接收部112R的一侧。除了接收部112R之外，一个或更多个附加凹部可以被设置在样品架112中，例如第一校准孔332A和第二校准孔332B。进一步，挤压区域334可以被设置在样品架112上。挤压区域334可以是具有平坦表面的区域，其可以被精密机加工或精密模制成例如在挤压区域334之上具有+/-0.5mm的平坦度。挤压区域334可以例如是大约250 mm²或更大的区域。示出具有圆形形状的挤压区域334。不过，可以使用任何形状，例如正方形、三角形、矩形等。考虑到机器人105的公差累积，挤压区域334可以被制成足够大以致其能够与校准工具110接触。挤压区域334可以被设置在样品架112上的其它位置处，或者可以在一个以上的位置处设置多个挤压区域。在一些实施例中，挤压区域334可以凹入到上表面下方。挤压区域334被设置成与样品架112的特征呈已知位置关系，例如是其顶表面或者其接收部112R的底部。

根据方法600，在608中，夹具108在坐标系中被降低并且通过挤压传感器116感测在校准工具110和样品架112的挤压区域334之间的竖直接触。在610中，记录如由挤压传感器116所感测到的竖直接触的坐标系中的竖直位置。可以基于机器人105的竖直编码器的读数来确定竖直接触位置，并且将竖直接触位置记录在存储器中。从夹具108的端部到校准工具110的触笔227的平坦下表面227F的竖直偏移距离被添加到在Z方向上从机器人零点测量的竖直接触位置，以便提供至挤压区域334的经校准竖直距离。挤压区域334被设置在距接收部112R的底部、样品架112的顶部或者二者的已知距离处。因此，使用挤压传感器116进行的校准可以被用于确定距样品架112的顶部和/或接收部112R的底部的经校准距离。

进一步，方法600在612中包括在如图3B中所示的坐标系中移动夹具108，以便将校准工具110（例如，触笔227）定位在凹部内（例如，在接收部112R、校准孔332A或者校准孔332B内）。一旦处于凹部内，夹具108在坐标系中在第一水平方向336上移动，并且在614中通过碰撞传感器感测在校准工具110和凹部的两个第一水平位置之间的接触。接触所述两个第一水平位置涉及接触凹部的第一侧且随后接触凹部的第二相对侧。

根据方法600，在616中，夹具可以在坐标系中在第二水平方向338上移动，并且感测在（例如带有触笔227的）校准工具110和凹部（例如，如所示，接收部112R）的两个第二水平位置之间的如通过碰撞传感器118所感测的接触。

根据方法600，在618中，所述两个第一水平位置和所述两个第二水平位置被记录（例如，在存储器中），并且之后在620中，所述两个第一水平位置和所述两个第二水平位置被控制器114处理，以便确定凹部的中心在坐标系中的位置。测量的两个第一水平位置的平均能够提供在X上的位置，而简单地平均所述两个第二水平位置能够提供在Y上的位置。

如图3B中所示，在如参考图3A所示发现在坐标系中的第一接收部112R的中心位置之后，方法600可以继续确定包括第二接收部112R’的第二凹部的中心位置。这可以通过确定沿第三方向340的两个第三水平位置和沿第四方向342的两个第四水平位置在第二接收部112R’上重复上述方法600来实现。

一旦已知第一凹部（例如，接收部112R）和第二凹部（第二接收部112R’）的中心位置，则可以基于样品架112相对于其中心位置已被发现的接收部112R、112R’的已知几何构型来确定样品架112的其它特征的位置（例如，一个或更多个其它接收部112R的位置）。可以使用任何两个凹部。不过，在一个实施例中，可以使用彼此距离最远的位于对角角落处的凹部。

在一些实施例中，诸如图3C中所示，凹部可以是校准孔332A并且在校准孔332内以上文讨论的方式来实施中心查找方法。校准孔332相对于样品架112中的接收部112R的阵列被设置在已知位置中。校准孔332可以具有大于触笔227的直径，例如是触笔直径的几倍。例如，校准孔332可以具有大约6mm的直径，而触笔227例如可以具有大约2mm的直径。可以使用其它值。

图3D示出了沿着每个方向（例如，X和Y）可以在凹部（例如，接收部112R）内进行多次测量。每次测量可以在远离会驻留在接收部112R内的任何期望部件（例如远离弹簧330）的方向上稍稍移动，以致避免与其干涉。

图4示出作为第一校准孔332A的第一凹部和在样品架112的另一部分上的作为第二校准孔332B的第二凹部，其中之后能够使用触笔227和根据实施例的方法500来确定第一校准孔332A和第二校准孔332B的中心位置，以用于限定其它特征的X、Y和Z位置。例如，接收部112R的阵列中的每个接收部的中心位置可以基于已知第一校准孔332A和第二校准孔332B的中心位置和部件（例如，样品架112）的几何构型来确定。即，接收部112R的阵列中的每个接收部的中心能够在X和Y方向上被确定，并且每个接收部112R的底部可以基于已知几何构型和距挤压区域334的深度来确定。

图5示出了被构造成实施方法500的机器人校准设备500的另一实施例。机器人校准设备500包括机器人510，其包括可移动的臂。可移动的臂可以包括可移动的横臂510A，其可以在横梁臂510B上来回移动。类似地，横梁臂510B可以在门架梁510L、510R上来回移动。夹具108可以被联接到可移动的臂中的一个，例如被联接到竖直臂510V，该竖直臂510V相对于可移动的横臂510A可竖直移动。因此，机器人510可以在X、Y和Z坐标系中移动夹具108，以致夹具108可以接近样品架112的接收部112R，并且也可以接近样本容器支架540和包含被制冷的样本容器502C（仅标出一些）的冷存储系统542。因此，机器人510和夹具108可以在样品架112和/或被制冷的样品架512C和样本容器支架540之间运输样本容器502、502C。样本容器支架540在轨道541上行进到一个或更多个目的地，在所述目的地处对样本容器502、502C内装纳的样本进行测试或处理。

夹具108包括与参考图1和图2所描述的相同的结构，并且包括被构造成感测挤压事件的挤压传感器116和被构造成感测碰撞事件的碰撞传感器118，例如当移动样本容器502、502C时。在样本容器502、502C运输期间在夹具108中使用挤压传感器116和碰撞传感器118，以便确定在样本容器102、102L和另一物品之间的接触，从而最小化样本容器破坏或者与其它物品的硬接触。为了实施校准方法，夹具108可以如上所述被联接到校准工具110。

机器人校准设备500可以包括被定位在坐标系中的一个或更多个部件。例如，所述一个或更多个部件可以是一个或更多个相机安装件545（示出两个），其被构造成且适于安装相机，该相机用于成像在轨道541上的样本容器支架540和/或样本容器502。相机安装件545可以被设置成与轨道541呈固定关系，并且可以例如通过紧固件（例如，螺栓、螺钉等）与其刚性联接。因此，确定相机安装件545的位置可以确定轨道541的位置和取向，这是因为这二者被设置成处于固定几何关系。所述一个或更多个部件（例如，相机安装件545）包括凹部545R和平坦表面545F。所述一个或更多个相机被寄存在凹部545R和平坦表面545F上，以便其定向。相机可以例如通过紧固件（例如螺栓、螺钉等）以已知构造和取向被固定到相机安装件545。

在另一实施例中，部件可以是冷存储系统542。在每种情况下，部件均包括凹部和用作挤压区域的平坦表面。例如，在冷存储系统542中，平坦表面可以是任何合适的平坦表面（例如，一个或更多个寄存表面（registry surface）542S），其被定位成在竖直维度上距被制冷的样品架512C的特征处于已知距离处。例如，在被制冷的样品架512C的顶表面和挤压区域的寄存表面542S之间的竖直距离可以是已知的。凹部可以是在被制冷的样品架512C中的接收部512R中的一个或更多个。

机器人校准设备500可以包括可操作地联接到机器人510的控制器514，其中控制器514被构造成且可操作成导致校准工具110在第一方向上（例如，在Z方向上）移动，以接触呈挤压区域（例如，平坦表面545F和/或寄存表面542S）的平坦表面并且基于来自挤压传感器116的信号记录在坐标系中在第一方向上的第一接触坐标。类似地，控制器514被构造成且可操作成导致校准工具110在第二方向上（例如，在X方向和Y方向上）运动，以接触凹部（例如，接收部512R和/或凹部545R）的相对侧并且基于来自碰撞传感器118的信号记录在坐标系中在第二方向上的第二接触坐标。

控制器514被构造成且可操作成处理从挤压传感器116和碰撞传感器118接收的第一接触坐标和第二接触坐标，以便确定在第一方向上的部件的特征的位置（例如，在Z方向上的高度）和凹部（例如，接收部512R和/或凹部545R）的中心位置。从该信息，夹具108可以被容易地校准到部件，以便夹具可以在冷存储系统542处精确地拾取或者放置样本容器502C。类似地，安装到相机安装件545的相机可以被精确地校准到轨道541。

通过使用夹具108的现有的挤压传感器116和碰撞传感器118校准包括样品架112的部件的位置可以如上文所述。

虽然本发明易于采用各种修改和替代形式，不过在附图中借助于示例方式已经示出了并且在本文中详细地描述了特定系统和设备的实施例及其方法。不过，应该理解的是，不旨在将本发明限制于公开的具体系统、设备或方法，而是相反地，本发明将涵盖落入本发明范围内的所有修改、等价方案和替代方案。

Claims (24)

1.一种校准夹具相对于样品架的位置的方法，包括：

提供包括所述夹具的机器人，所述夹具在坐标系中可移动并且包括挤压传感器和碰撞传感器，所述挤压传感器被构造成感测竖直挤压事件并且所述碰撞传感器被构造成感测水平碰撞事件；

提供被联接到所述夹具的校准工具；

提供包括凹部和挤压区域的样品架；

在所述坐标系中降低所述夹具，并且感测在所述校准工具和所述样品架的所述挤压区域之间的如通过所述挤压传感器所感测的竖直接触；

记录如通过所述挤压传感器所感测的所述竖直接触的在所述坐标系中的竖直位置；

在所述坐标系中移动所述夹具，以便将所述校准工具定位在所述凹部内；

使得所述夹具在所述坐标系中在第一水平方向上移动，并且感测在所述校准工具和所述凹部的两个第一水平位置之间的如通过所述碰撞传感器所感测的接触；

使得所述夹具在所述坐标系中在第二水平方向上移动，并且感测在所述校准工具和所述凹部的两个第二水平位置之间的如通过所述碰撞传感器所感测的接触；

记录所述两个第一水平位置和所述两个第二水平位置；以及

处理所述两个第一水平位置和所述两个第二水平位置，以便确定所述凹部的中心的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准工具被所述夹具的夹具指部夹持，并且其中，所述校准工具包括一个或更多个工具定位特征，所述一个或更多个工具定位特征与被形成在所述夹具指部中的一个或更多个上的一个或更多个夹具定位特征接合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述工具定位特征包括一个或更多个销。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一水平方向沿着X轴线并且所述第二水平方向沿着Y轴线，或者反之亦然。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，感测所述样品架的所述挤压区域与所述校准工具的接触包括使得所述校准工具的触笔与被形成在所述样品架上的平坦表面接触。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，从一个或更多个工具定位特征到所述触笔的平坦下表面的竖直距离是已知距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，被形成在所述样品架内的所述凹部包括接收部。

8.根据权利要求1所述的方法，包括：

在所述样品架内提供第二凹部；

移动所述夹具，以便将所述校准工具定位在所述第二凹部内；

使得所述夹具在第三水平方向上移动，并且感测在所述校准工具和所述第二凹部的两个第三水平位置之间的如通过所述碰撞传感器所感测的接触；

使得所述夹具在第四水平方向上移动，并且感测在所述校准工具和所述第二凹部的两个第四水平位置之间的如通过所述碰撞传感器所感测的接触；

记录所述两个第三水平位置和所述两个第四水平位置；以及

处理所述两个第三水平位置和所述两个第四水平位置，以便确定所述第二凹部的中心。

9.根据权利要求1所述的方法，包括：

使得所述夹具在所述坐标系中在第三水平方向上水平移动并且如通过所述碰撞传感器所感测地使得所述凹部的两个第三水平位置与所述校准工具的触笔接触；

使得所述夹具在所述坐标系中在第四水平方向上水平移动并且如通过所述碰撞传感器所感测地使得所述凹部的两个第四水平位置与所述校准工具的触笔接触；以及

记录在所述碰撞传感器感测到产生接触时在所述坐标系中的所述两个第三水平位置和所述两个第四水平位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，感测在所述校准工具和两个第一水平位置之间的接触包括接触所述凹部的第一侧且随后接触所述凹部的第二相对侧。

11.根据权利要求1所述的方法，包括确定在所述坐标系中的所述样品架中的第二凹部的中心的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，包括基于确定在所述坐标系中的所述样品架中的所述凹部的所述中心的位置和所述第二凹部的所述中心的位置，从而确定所述样品架的其它特征的位置。

13.一种机器人校准设备，包括：

机器人，包括：夹具、被构造成感测竖直挤压事件的挤压传感器和被构造成感测水平碰撞事件的碰撞传感器，所述机器人被构造成导致所述夹具在坐标系中的运动；

被联接到所述夹具的校准工具；

包括被定位在所述坐标系中的凹部和挤压区域的样品架；和

可操作地联接到所述机器人的控制器，所述控制器被构造成且可操作成：

导致所述校准工具的竖直移动，以便接触所述挤压区域并记录在所述坐标系中的竖直接触坐标，

导致所述校准工具的水平运动，以便接触所述凹部的侧面并记录在所述坐标系中的水平接触坐标，并且

处理从所述挤压传感器接收的所述竖直接触坐标和从所述碰撞传感器接收的水平接触坐标，以便确定在所述坐标系中的所述样品架的竖直特征的位置和所述凹部的中心。

14.根据权利要求13所述的机器人校准设备，包括在所述校准工具上的触笔，所述触笔包括平坦端表面和具有已知尺寸的水平圆柱形直径。

15.根据权利要求13所述的机器人校准设备，其中，被形成在所述样品架内的所述凹部包括接收部。

16.根据权利要求13所述的机器人校准设备，其中，被形成在所述样品架内的所述凹部包括校准孔。

17.根据权利要求13所述的机器人校准设备，包括被形成在所述样品架内的第二凹部。

18.根据权利要求13所述的机器人校准设备，包括在所述夹具能够到达的范围内的所述校准工具的存储位置。

19.根据权利要求13所述的机器人校准设备，其中，所述机器人包括可移动的臂并且所述夹具被联接到所述可移动的臂中的一个。

20.一种机器人校准设备，包括：

机器人，包括：可移动的臂和被联接到所述可移动的臂中的一个的夹具、被构造成感测挤压事件的挤压传感器和被构造成感测碰撞事件的碰撞传感器，所述机器人被构造成导致所述夹具在坐标系中的运动；

被联接到所述夹具的校准工具；

包括凹部和平坦表面的部件，所述部件被定位在所述坐标系中；和

可操作地联接到所述机器人的控制器，所述控制器被构造成且可操作成：

导致所述校准工具在第一方向上移动，以便接触所述平坦表面并且基于来自所述挤压传感器的信号记录在所述坐标系中在所述第一方向上的第一接触坐标，

导致所述校准工具在第二方向和第三方向上运动，以便接触所述凹部的相对侧面并且基于来自所述碰撞传感器的信号记录在所述坐标系中的在所述第二方向和第三方向上的第二接触坐标和第三接触坐标，并且

处理从所述挤压传感器和所述碰撞传感器接收的所述第一接触坐标、第二接触坐标和第三接触坐标，以便确定所述部件的特征在所述第一方向上的位置和所述凹部的中心。

21.根据权利要求20所述的机器人校准设备，其中，所述部件包括样品架并且所述平坦表面包括挤压区域。

22.根据权利要求20所述的机器人校准设备，其中，所述第一方向是竖直方向。

23.根据权利要求20所述的机器人校准设备，其中，所述部件包括用于生物液体样本容器的冷存储位置。

24.根据权利要求20所述的机器人校准设备，其中，所述部件包括相机安装件，所述相机安装件被构造成安装视觉系统的相机，所述视觉系统的相机被构造成提供样本容器支架的成像。