CN109414826A - 用于基于样品架成像数据的动态拾取和放置选择顺序的方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

提供了操作夹持器的方法。该方法包括：提供包括夹持器的机器人，该夹持器可由机器人移动并且包括夹持器指状物；提供样品架，该样品架包括可由夹持器通达的接收器，接收器中的至少一些适于容纳样本容器；提供通过成像获得的、关于样品架和样品架中的样本容器的数据；以及基于该数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。提供了被构造为执行该方法的装置和系统以及其他方面。

Description

用于基于样品架成像数据的动态拾取和放置选择顺序的方 法、系统和装置

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62/362,535的优先权，所述文献的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及适于在用于处理生物液体的系统中从样品（sample）架拾取样本（specimen）容器和将样本容器放置到样品架的方法和装置。

背景技术

在医学测试和处理中，机器人技术的使用可以最小化暴露于生物液体样品（在本文中另外称为“样本”）或与生物液体样品接触和/或可以显著提高生产率。例如，在一些自动化测试和处理系统（例如，临床分析仪）中，样本容器（诸如，试管）可以从样品架被运输和被运输到样品架（有时称为“盒”），以及从测试或处理装置的测试或处理位置被运输和被运输到测试或处理装置的测试或处理位置。

这种运输可以通过使用自动化机构（诸如，具有联接的夹持器的机器人）来实现。夹持器可以具有相对的夹持器指状物，其被构造为在运输期间抓取相应的样本容器。样本可以具有不同的尺寸（例如，高度和/或直径）或类型。夹持器可以由机器人在两个或更多个坐标方向上移动。以这种方式，可以通过夹持器来夹持样本容器（容纳有待测试或待处理的样本），然后将样本容器从一个位置移动到另一位置。

例如，在拾取操作中，机器人夹持器可以被移动到样品架的接收器的理论中心位置上方，并且在夹持器完全打开的状态下降低到指定高度，并且然后闭合以夹持样本容器。在此之后升高夹持器以将样本容器从接收器中拉出。在放置操作中，夹持器与其所抓取的样本容器可以一起在样品架接收器的中心上方移动，并且朝向接收器降低以将样本容器放置到期望的深度，并且然后夹持器指状物完全打开以释放样本容器。在此之后升高夹持器。因此，使用这些拾取和放置操作，样本容器可以移动到样品架的多个接收器中和从样品架的多个接收器移动。然而，为了最大化机器占用面积使用，这种样品架中的接收器间隔非常紧密。

因此，寻求可以改进测试和处理系统中的拾取和放置操作的效率的方法和装置。

发明内容

在一个方法实施例中，提供了操作夹持器的改进方法。该方法包括：提供包括夹持器的机器人，该夹持器可由机器人在坐标系中移动并且包括夹持器指状物；提供样品架，该样品架包括可由夹持器通达的接收器，接收器中的至少一些适于容纳样本容器；提供通过成像获得的、关于样品架和样本容器的数据；以及基于该数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。

在系统实施例中，提供了夹持器定位系统。该夹持器定位系统包括：机器人，该机器人包括夹持器，该夹持器可由机器人在坐标系中移动并且包括夹持器指状物；样品架，该样品架包括可由夹持器指状物通达的接收器，接收器中的至少一些容纳有样本容器；以及控制器，该控制器联接到机器人并且可操作地构造为：访问从一个或多个图像获得的、关于样品架和样本容器的数据，该数据包括群体（population）数据和构造数据，并且基于群体数据和构造数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。

在装置实施例中，提供了夹持器定位装置。该夹持器定位装置包括：机器人，该机器人包括夹持器，夹持器可由机器人在坐标系中移动并包括夹持器指状物；控制器，其联接到机器人并且可操作地构造为：访问从一个或多个图像获得的、关于样品架和样本容器的数据，并且基于该数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。

从示出包括所想到的用于实施本公开的最佳模式的多个示例实施例的以下详细描述，本公开的又其他方面、特征和优点可以容易地显而易见。本公开还能够具有不同的实施例，并且可以在各个方面修改其多种细节，所有这些都不脱离本公开的范围。因此，本公开将覆盖落入如所附权利要求中所限定的本公开的范围内的所有修改、等同物和替代物。

附图说明

图1示出了根据现有技术的包括样本容器的样品架的示意性顶视图。

图2示出了根据一个或多个实施例的夹持器定位系统的示意性侧视图，该夹持器定位系统被构造为执行动态夹持器指状物定位方法。

图3A示出了根据一个或多个实施例的样品架的局部俯视平面图，该样品架包括被一些空的接收器和一些满的接收器包围的目标样本容器，以其中夹持器指状物被打开（分离）达中间距离的构造示出。

图3B示出了根据一个或多个实施例的样品架的局部俯视平面图，该样品架包括接收器中的样本容器，以其中夹持器指状物被打开（分离）达中间距离的构造示出。

图4A-图4E示出了示出根据一个或多个实施例的各种样本容器群体场景的示意图。

图5示出了根据一个或多个实施例的被构造为执行动态夹持器指状物定位方法的样本容器运输系统的示意性顶视图。

图6示出了根据实施例的操作夹持器的方法的流程图。

具体实施方式

在机器人中可能会不时地发生样本容器的堵塞、碰撞和/或震动，所述机器人诸如是用于在临床分析仪或其他测试或处理系统（例如，离心机，冷藏区域）中实现机器人拾取和放置操作的机器人。

特别地，如图1中所示出，在自动化体外诊断（IVD）设备中使用的样本容器102、102L（例如，血液收集管）通常以敞顶（去盖）状态被提供并且被填充有生物流体样本105（一些被标记），即，生物有害（bio-hazardous）液体（例如，血液、血清或血浆、尿液、间质流体、脑流体、脊髓流体或其他身体流体）。样本容器102、102L以大致竖直取向被存储在样品架106内的接收器106R（一些被标记）内（样本容器102、102L填充前两行半）。

为了最大化设备占用面积的使用，样品架106的接收器106R间隔非常紧密。为了容纳各种直径的样本容器102，有时可以在每个接收器106R中放置弹簧108（一些被标记），诸如一个或多个叶片型（leaf-type）弹簧，以试图要么使样本容器102居中，要么迫使样本容器102抵靠接收器106R的限定的壁（如所示出的），所有这些同时大致维持样本容器102的竖直取向。

然而，由于机械公差和样本容器102的放置，每个样本容器102可能会在一个或多个方向（例如，如所示出的X和/或Y）上在一定程度上远离真正的竖直取向倾斜，从而导致预期的管到管间隙减小。此外，因为不同直径的样本容器102通常同时在给定的设备上进行处理（例如，所示出的行3容纳有与行1和行2中所容纳的样本容器102相比具有相对较大直径的一些样本容器102L），所以样品架106中的相邻样本容器102、102L之间的间隙可能会基于管尺寸和倾斜方向而从接收器106R到接收器106R不同。此外，由于弹簧108的存在而引起的偏移可能会将样本容器102、102L的中心放置于除接收器106R的中心之外的位置处。类似地，一些接收器106R可能是空的。

接收器106R的紧密间隔与对IVD设备的高吞吐量的期望相组合，可能会导致在处理期间样本容器102、102L与机器人夹持器和/或夹持器指状物之间偶尔的不期望的接触（例如，堵塞，碰撞和/或震动）。这种接触可能会减慢自动化处理，因为由接触导致的损坏可能必须通过操作者手动干预来校正。例如，在一些极端情况下，这种接触可能会导致管破裂、溢出和/或样本损失，所有这些都可能会导致用于修复/清理的停机时间。

在现有技术中，使用基于简单拾取算法的简单逐行顺序拾取和/或放置来预先确定样本容器102被拾取和/或被放置在样品架106中的次序。该预先确定的选择次序没有考虑放置（例如，偏移）、尺寸（例如，直径或高度）或者甚至驻留于样品架106的接收器106R内的样本容器102、102L的类型的可能差异。如果不加以考虑，这些差异可能会导致接触或者可能会导致夹持器指状物的阻碍，并且可能会使得夹持器指状物更难以在不导致对样本的可能的损坏（例如，溢出）或不需要操作者干预的情况下以预先确定的次序通达样本容器102、102L。

鉴于前述内容，本公开的一个或多个实施例提供了基于通过对样品架成像获得的数据，来动态地（实时地）确定拾取可通达的样本容器或将样本容器放置在目标可通达的接收器中的顺序（即，拾取和/或放置次序的动态选择）的方法、系统和装置。通过成像获得的数据可以包括样品架群体数据和/或样本容器构造数据。群体数据是关于样品架的接收器中的相邻样本容器（并且更特别地，围绕特定目标接收器的相邻样本容器）的存在或不存在的数据。构造数据是关于目标接收器周围的样本容器的取向和/或尺寸以及目标样本容器本身的取向和/或尺寸的数据。在已经经由样品架成像系统对样品架106成像之后，群体数据和/或构造数据被使得对于样品架106中的每个接收器106R可获得，其中，这种样品架成像系统在现有技术中是已知的。

根据一个或多个实施例，视觉数据（例如，构造数据和/或群体数据）可用于动态地调整拾取和/或放置次序或顺序。在一个实施例中，可以基于通过成像获得的构造和/或群体数据来调整由夹持器指状物拾取样本容器102、102L的次序。在另一实施例中，可以基于通过成像获得的构造和/或群体数据来调整由夹持器指状物放置样本容器102、102L的次序。

根据一个或多个实施例的方法、装置和系统可以考虑样品架106中的样本容器102的群体数据和/或样品架106中的样本容器102的构造数据，以动态地确定期望的拾取和/或放置次序。

例如，方法、装置和系统可以考虑群体数据，诸如，周围的接收器106R是否容纳有样本容器102或者是否是空的。类似地，一个或多个实施例可以考虑关于周围的样本容器中的一个或多个的尺寸（例如，直径和/或高度）、相邻样本容器朝向或远离特定目标样本容器的偏移、目标样本容器的管类型（例如，加盖的管、未加盖的管、管顶样品杯（tube topsample cup）等）、以及目标样本容器的任何偏移（在拾取操作的情况下）的构造数据。

动态地选择由夹持器拾取和/或放置样本容器102的次序的这种能力可以显著降低接触（例如，堵塞、碰撞和/或震动）的倾向，并且因此减少对样本容器102、102L的损坏和/或减少生物流体样本105的溢出和损失。这可以减少IVD仪器的停机时间以及对于操作者干预的需要。

本文将参考图2-图6来描述本公开这些方面和其他方面以及实施例的特征。

根据一个或多个系统实施例，参考图2，示出并描述了夹持器定位系统200。夹持器定位系统200包括机器人210，该机器人用于将目标样本容器102T（诸如，血液收集容器、瓶等）从第一位置抓取并传送到第二位置。夹持器定位系统200可以用于任何测试仪器或设备，诸如，自动化临床分析仪、测定仪器或诸如离心机的其他处理设备，其中含有生物流体样本105的样本容器102、102L被移动到样品架106或从样品架106移动。

例如，机器人210可以将目标样本容器102T从样品架106移动到可在轨道540上移动的样本容器载体532（例如，定位盘（puck）-图5），轨道540将样本容器102移动到用于测试或处理的仪器或设备。在一个或多个实施例中，测试仪器或设备可以用于确定被容纳在样本容器102中的生物流体样本105中的组成成分（例如，分析物浓度）或以其他方式在其上执行处理。轨道540可以包括一个或多个分支540A，从而为样本容器载体532提供从主要通道540B分出来的机会。

再次参考图2，机器人210包括联接到机器人210的可移动部分的夹持器212，所述可移动部分诸如可移动臂或机架（gantry）的部分。例如，机器人210可以是如图2中所示出的R，θ，Z机器人。替代性地，机器人可以是如本文中关于图5所示出并描述的机架（gantry）机器人510。在每种情况下，机器人210、510在坐标系中（例如，在X，Y和Z中）移动夹持器212。图2中所示出的机器人210可以包括：基座210B，其可以联接到测试仪器或设备的框架214；直立部分210U，其被构造为沿竖直轴线211Z竖直地（沿+Z和-Z方向）移动；伸缩部分210T，其被构造为径向地（沿+R和-R方向）移动；以及旋转部分210R，其被构造为围绕竖直轴线211Z旋转地（沿+θ和-θ方向）移动。如本文所使用的“夹持器”意味着联接到机器人部件（例如，联接到机器人臂或机架构件）的这样的任何构件：其用于机器人操作中以将物品（例如，样本容器102）从一个位置抓取和移动到另一位置，以便执行拾取和/或放置操作。例如，机器人210、510可以用于将目标样本容器102T放置到在样品架106中的目标接收器106T中，或者从样品架106中的目标接收器106R中拾取目标样本容器102T。

夹持器212可以包括两个夹持器指状物212A、212B，它们可相对于彼此移动、可大致彼此相对、并适于抓取物品，诸如，抓取样本容器102（例如，血液收集管或瓶）。夹持器指状物212A、212B可以由联接到夹持器指状物212A、212B中的每者的致动机构212L驱动以打开和闭合。致动机构212L可以是使夹持器指状物212A、212B沿相反方向移动的任何合适机构。致动机构212L可以线性地作用以使每个夹持器指状物212A，212B以线性平移的方式移动，或以其他方式使夹持器指状物212A、212B枢转。夹持器指状物212A、212B的相对移动量可以是相同的（但是沿相反的方向）或是不同的量。夹持器指状物212A、212B可沿X-Y平面中的任何合适方向（例如，沿X方向或Y方向或其组合）打开和闭合。

在一些实施例中，可以提供旋转致动器212R，其被构造为并可操作以将夹持器指状物212A、212B旋转到任何规定的旋转位置/取向。因此，夹持器指状物212A、212B的打开和闭合作用线可以被旋转以与样品架106上的满足阈值最小间隙的区域重合。可以通过成像来确定样品架106中被确定为满足阈值最小间隙的区域。特别地，可以选择满足阈值最小间隙的接收器106R作为目标接收器106T，以用于在那里进行拾取和/或放置操作。选择可以基于通过成像获得的群体数据和/或构造数据。如本文所提到的+ X、-X、+ Y和-Y方向可以是如所示出的。如所示出的，Y方向进出纸张。

更详细地，致动机构212L可以由联接到夹持器指状物212A、212B的电动、气动或液压伺服马达等驱动。夹持器指状物212A、212B可以沿着任何滑动机构移动，以使得它们可以被约束为线性运动。可以使用用于引起夹持器指状物212A、212B的夹持作用的其他合适的机构。同样地，在提供了旋转能力的一些实施例中，旋转致动器212R可以被构造为并可操作以旋转夹持器指状物212A、212B。旋转致动器212R可以是电动、气动或液压伺服马达等。

可以响应于来自机器人控制器216的驱动信号来驱动致动机构212L和旋转致动器212R。可以包括一个或多个线性位置编码器212LE和/或旋转编码器212RE以提供关于夹持器指状物212A、212B的打开程度和/或夹持器指状物212A、212B的旋转取向的位置反馈。此外，尽管示出了两个夹持器指状物212A、212B，但是本公开的实施例同样适用于具有多于两个夹持器指状物212A或212B的夹持器212。也可以使用其他夹持器212类型。机器人210、510可以是能够在空间（例如，三维空间）中移动夹持器212以运输样本容器102的任何合适的机器人类型。

再次参考图2，在一个或多个实施例中，机器人210可以包括旋转马达218R，其适于将旋转部分210R沿旋转方向（例如，+/-θ）旋转到期望的角度取向。机器人210还可以包括竖直马达218Z，竖直马达218Z联接到直立部分210U并且可以适于沿竖直方向（例如，沿竖直轴线211Z，以虚线示出）移动夹持器212。在一个或多个实施例中，机器人210可以包括平移马达218T，平移马达218T适于将平移运动施加至联接到旋转部分210R的夹持器212（例如，沿+/-R方向）。然而，尽管示出了R、θ、Z机器人，但是可以提供其他合适的机器人类型、机器人马达和用于施加X、Y、R、θ和/或Z运动或其他组合的机构。可以为每个运动度（X、Y、R、θ和/或Z）提供合适的位置反馈机构，诸如，从线性和/或旋转编码器。

在一个或多个实施例中，机器人210可以用于实现夹持器212在坐标系（例如，X、Y和Z）中的三维运动，使得样本容器102、102L可以被放置在样品架106的目标接收器106T中或从样品架106的目标接收器106T被移除，或者被放置在测试仪器或处理设备中的其他位置中或从测试仪器或处理设备中的其他位置被移除。可选地，机器人210可以实现夹持器212围绕夹持器旋转轴线220的旋转，使得夹持器指状物212A，212B可以相对于样品架106的目标接收器106T精确地旋转取向。

机器人控制器216可包括合适的微处理器、存储器、电源、调节电子器件、电路和驱动器，其适于执行和控制机器人运动并适于控制夹持器212在X、Y、Z坐标系中的位置，以及控制夹持器指状物212A，212B的旋转取向和/或打开距离的程度。

在图2中，样品架成像系统221可以被设置在夹持器定位系统200中以捕获样品架106的图像。样品架成像系统221可以包括架图像捕获装置222和图像捕获控制器224。特别地，架图像捕获装置222（例如，数字相机）可以被放置在任何合适的位置处。在一个或多个实施例中，可以从多个视角获得样品架106的多个图像。例如，架图像捕获装置222可以被放置在可以能够相对于框架214移动的可移动样品架装载抽屉（drawer）225上方。样品架106可以由可移动样品架装载抽屉225支撑并被移动到测试仪器或处理设备中到达可被机器人210通达的位置。在该移动期间，架图像捕获装置222可以采集样品架106的顶部的多个数字图像。可以使用用于捕获图像的其他装置。

存储在图像捕获控制器224中的图像处理软件可以接收和处理多个数字图像。从图像中，可以产生包括群体数据和/或构造数据的数据。群体数据和/或构造数据可以由机器人控制器216访问。访问可以是通过从图像捕获控制器224下载数据或通过获得对驻留在图像捕获控制器224上的数据库的访问。

可选地，机器人控制器216和图像捕获控制器224可以被组合在一个公共控制器中，并且被构造为处理由架图像捕获装置222捕获的图像，并且还控制机器人210和夹持器212的运动和操作。样品架成像系统221和图像捕获控制器224的进一步细节可以在如下中发现：2014年3月14日提交的Pollack等人的题为“Tube Tray Vision System”的美国专利公布US2016/0025757号；2015年6月10日提交的、并且题为“Drawer Vision System”的PCT申请公布 WO2015/191702号；2016年2月16日提交的、并且题为“Locality-BasedDetection Of Tray Slot Types And Tube Types In A Vision System”的PCT申请PCT/US2016/018100号；2016年2月16日提交的、并且题为“Locality-Based Detection Of TraySlot Types And Tube Types In A Vision System”的PCT申请PCT/US2016/018112号；以及2016年2月16日提交的、并且题为“Image-Based Tube Slot Circle Detection For AVision System”的PCT申请PCT/US2016/018109号。

更详细地，群体数据是指关于样品架106中的哪些接收器106R是空的、以及哪些接收器在其中容纳有样本容器102的数据。例如，如图2中所示出，群体数据将指示被标记为“B”的目标接收器106T是空的，并且被标记为“A”、“C”、“D”和“E”的接收器106R都容纳有样本容器102、102L。群体数据单独或与构造数据组合可以用于选择用于拾取操作的下一目标样本容器102T或用于放置操作的目标接收器106T。

构造数据在本文中被限定为关于驻留在样品架106中的一个或多个样本容器102、102L的几何形状和/或取向的信息。构造数据可以包括最大样本容器外直径、样本容器102、102L的顶部相对于其所驻留的接收器106R的中心的偏移距离、样本容器102、102L的高度或管类型（例如，加盖的管，未加盖的管，包括管顶样品杯等）。

例如，构造数据可以指示样本容器102L具有相对大的直径、样本容器102由于弹簧（例如，弹簧108）的作用或者因为样本容器102、102L在接收器106R中倾斜而在X和/或Y方向上偏移。从成像获得的构造数据还可以指示具有相对小直径或中间直径的样本容器102，并且可以提供例如目标样本容器102T的中心与任何相邻样本容器102、102L之间的距离。可以通过首先识别图像中的几何特征并且然后对像素计数来获得尺寸、偏移和间隙。

群体数据、构造数据或两者的组合至少部分地用于确定被认为可由夹持器指状物212A，212B通达的目标接收器106T。可以通过在拾取操作或放置操作之前预先调查可用接收器106R来选择目标接收器106T。

可通达的目标接收器是已经被确定为满足阈值最小间隙的接收器（例如，目标接收器106T）。阈值最小间隙是预先确定的，并且沿着相对于目标样本容器102T的可用作用线测量。例如，参考图3A，考虑如下情形：目标接收器106T中的样本容器102T是“目标样本容器”，即，在拾取操作中期望由夹持器指状物212A、212B拾取的样本容器102。然而，在通过夹持器指状物212A，212B拾取样本容器102T之前，该方法可以确定是否可通达目标样本容器102T被接收在其中的目标接收器106T。通过确定这一点，降低了堵塞、相邻样本容器之间的接触、溢出等的风险，从而提高了自动化测试仪器或处理设备的效率。

为了确定目标接收器106T是否可通达（即，其是否满足阈值最小间隙），可以访问并使用目标样本容器102T和周围的样本容器102以及接收器106R的群体数据和/或构造数据。在这种情况下，如图3A中所示出，获得并分析位于样品架106中的编号为2、4、6和8的接收器106R中的样本容器102的构造数据。同样地，群体数据可以用于确定编号为1、3、7和9的接收器106R是空的。

可以通过选择第一接收器作为潜在目标接收器106T并测试是否沿任何可用的作用线可获得阈值最小间隙来执行分析。例如，在固定的夹持器设计中（即，没有旋转能力），将仅调查沿着用于该接收器106R的作用线325A的间隙。

选择用于针对阈值进行测试的接收器的方法可以简单到从接收器到接收器移动直到发现满足阈值最小间隙的接收器。在由于夹持器212具有旋转能力而多个作用线（例如，作用线325A-325C）可用的情况下，可以针对阈值最小间隙来单独地测试用于测试接收器106R的每个作用线（325A-325C）。一旦一个间隙值落入高于阈值的范围，就可以执行拾取或放置。如果接收器106R不满足阈值最小间隙，则调查另一接收器106R以查看其是否满足阈值最小间隙。这继续直到发现满足最小阈值间隙的目标接收器106T为止。

目标接收器106T周围的接收器106R的群体数据可以指示目标接收器106T周围的接收器106R中的哪些容纳有样本容器102、102L。在沿着作用线325A存在空接收器106R的情况下，诸如，在编号1、2、3、7和9处，可以自动地确定在目标样本容器102T的该侧上的那些间隙高于阈值。因此，可以立即选择该作用线325A。在夹持器指状物212A、212B的样本容器接触表面之间测量的打开距离可以被设定为最大。可以选择作用线325A而不是作用线325C，因为样本容器顶部的偏移方向使得沿着作用线325A夹持样本容器可以具有将取向从倾斜取向纠正到竖直取向的高概率，即，以纠正倾斜的目标样本容器102T。

此外，构造数据可以指示相邻样本容器102、102L中的哪些样本容器是具有相对大直径的样本容器102L。构造数据还可以指示目标样本容器102T倾斜（即，从目标接收器的中心偏移）或以其他方式偏移，从而减小或增加在目标样本容器102T与任何周围的样本容器102，102L之间的间隙。

构造数据还可以指示目标样本容器102T的管类型。在两个样本容器102之间的间隙非常接近最小阈值间隙而使得难以确定接收器106R是否实际上可通达的情形中，知道管类型是重要的。对于某些管类型，因为该管类型更加坚固，所以可以允许较小的阈值间隙，并且对于其他管类型，诸如管顶样品杯，因为该管类型更加脆弱，所以可以使用更大的阈值间隙。因此，在一些实施例中，可以基于存在于目标接收器106T中或周围的接收器106R中的样本容器102的类型来选择阈值间隙。

从成像数据，可以确定目标接收器106T是否可通达，即，目标接收器106T可以被夹持器指状物212A、212B适当地通达（例如，在不与其接触的情况下），或者确定目标接收器106T是否被阻止通达。被阻止通达意味着夹持器指状物212A、212B不能在不非常可能与目标样本容器102T周围的一个或多个样本容器102、102L接触的情况下被插入。对于拾取操作，在已经分析了所有可能的作用线、并且没有作用线允许在接收器106R内的样本容器102与相邻的样本容器102中的一个之间的最小阈值间隙之后，可以确定接收器106R被阻挡。如果其中一个作用线在接收器106R与相邻的样本容器102之间提供最小阈值间隙，则可以确定接收器106R是可通达的。在一些情况下，可通过在X和/或Y方向上调整夹持器212来提供最小阈值间隙。在其他情况下，可以通过调整夹持器指状物212A、212B之间的打开距离来提供最小阈值间隙。在一些实施例中，可以执行对夹持器212在X和/或Y方向两者上的位置的调整以及调整夹持器指状物212A、212B之间的打开距离以提供最小间隙。

如果目标接收器106T不可通达，则可以基于成像数据开发策略，其中，该策略涉及选择可通达的相邻样本容器102、102L并首先移除它们，以便使目标接收器106T可通达。例如，如图3B中所示出，被标记为C7的在接收器106RB中示出的样本容器102B被有效地阻挡。当无论夹持器旋转取向、夹持器打开距离或X或Y定位如何都没有可用的作用线包括最小间隙时，阻挡被确定。样本容器102B被认为被阻挡，因为被标记为B7、B6、C6、D6的接收器106R中的样本容器102、102L过于接近以致不能满足被阻挡的样本容器102B的一侧上的最小间隙。因此，为了能够拾取被阻挡的样本容器102B，必须首先将其解除阻挡。

通过沿着作用线325E移除被标记为A7的邻近的相邻接收器中的未被阻挡的样本容器102，这可以有效地将目标接收器106RB“解除阻挡”。然后可以使目标接收器106RB可通达，并且然后可以能够沿着作用线（例如像沿着作用线325F）拾取目标接收器106RB。可选地，可已经移除被标记为B6的接收器106R中的样本容器102以提供对被阻挡的样本容器102B的解除阻挡。在每种情况下，可以存在用于将被阻挡的接收器106RB解除阻挡的许多选项。

在一个实施例中，该方法可以以轮询（round robin）方式测试每次移除是否可以将目标接收器106RB解除阻挡。一旦发现将解除阻挡的对象，则可以将其移除并且可以拾取先前被阻挡的、现在被解除阻挡的样本容器102B。在其他实施例中，在多个解除阻挡选项可用的情况下，可以选择将揭示具有最大间隙的作用线的样本容器102、102L的移除。

对于每个被阻挡的接收器106RB，该方法的实施例可以从任何开始位置沿顺时针方向或逆时针方向按顺序搜索，并且调查相邻的样本容器102、102L中的任何是否可以被移除，并且如果可以被移除，那么是否将通过其移除而有效地释放作用线从而使得能够将被阻挡的样本容器102B解除阻挡。在一些实施例中，可以基于成像数据来识别样品架106中的所有被阻挡的接收器106RB，并且每个被阻挡的接收器106RB可以被给定相对于未被阻挡的接收器106R的优先（precedence），使得可以选择相邻的样本容器102、102L以便将被阻挡状态解除阻挡。可以实施任何数量的方案以将被阻挡的接收器解除阻挡。

在一些实施例中，拾取操作可以以有序的顺序发生，诸如，逐行、逐列或以任何其他有序模式，并且当检测到被阻挡的接收器106RB时，则可以进行拾取移动以试图将被阻挡的接收器106RB解除阻挡。如果此时没有可用的移动，则有序顺序将简单地继续，直到移动可用为止。

在一些实施例中，在进行第一次拾取或放置之后，该系统和方法可以用于分析样品架106的其余部分并产生考虑群体数据和/或构造数据的综合拾取和放置策略。可以快速地确定并且在拾取第一可通达的样本容器102的同时确定该拾取或放置次序。系统可以确定所有可通达的样本容器102和所有“被阻挡的”样本容器102。在一些实施例中，可以首先拾取所有可通达的样本容器102，并且然后可以确定曾经被认为是“被阻挡的”样本容器102中的哪些已经变得被“解除阻挡”。这些“解除阻挡”的样本容器102现在是可通达的，并且可以被拾取。这可以重复，直到所有样本容器102已经被“解除阻挡”，被认为可通达并被拾取。

在一些实施例中，对接收器106R进行排序也可用于确定拾取样本容器102的次序。现在参考图4A-图4E，示出了用T指示的目标样本容器以及沿着作用线向左和向右的其相邻样本容器102的多种可能的构造。作用线被示出为是水平的，但竖直和对角作用线也可以使用此排序方法。在排序中，这些构造中的一些可以被给定相对高的数值分数（即，指示该构造中涉及的目标样本容器T应当首先被拾取或被给定优先），并且一些构造被给定相对较低的数值分数（即，指示该构造中涉及的目标样本容器T应更迟或最后被拾取）。例如，在图4A中，示出了最佳可能构造，其中，在目标样本容器T的任一侧上的接收器106R是空的（用X指示）。该构造可以被给定10的数值分数，或者另一相对高的数值分数。可以首先选择该目标样本容器T以用于拾取操作。

然而，图4B中所示出的构造可以被给定相对较低的数值分数，诸如为9的数值分数。目标样本容器T具有仅一个相邻样本容器，并且相邻样本容器102向远处偏移（用“OA”指示），所以在目标样本容器T与其相邻样本容器之间的间隙可仍然满足最小阈值间隙，并且目标样本容器T可以仍然相当可通达。

在图4C中，示出了包括目标样本容器T的构造，该目标样本容器T在其左侧具有一个空的接收器（X）并且在其右侧具有一个容纳有朝向目标样本容器T偏移（用“OT”指示）的样本容器102的接收器106R。这可以被给定相对较低的分数，诸如8。

在图4D中，示出了包括目标样本容器T的构造，该目标样本容器T在其右侧和左侧两者上具有两个满的接收器106R，并且这两个接收器106R两者都容纳有具有相对较大直径（用“LD”指示）的居中的样本容器102。与图4A-图4C中的构造相比，图4D中的构造可以被给定4D相对较低的分数，诸如7的分数，这是因为由较大直径的样本容器LD提供的较低间隙。

在类似于图4B和图4C中的情况下，将夹持器指状物212A、212B沿X和/或Y偏置可以产生使目标样本容器T被认为可通达的最小阈值间隙。在图4E中的构造中，夹持器指状物212A、212B可以不被偏置，这是因为目标样本容器T被两个样本容器LOT包围，这两个样本容器LOT朝向目标样本容器T倾斜和偏移。因此，在目标样本容器T和其相邻的样本容器LOT之间可能不存在最小阈值间隙，并且目标样本容器T可以被认为“被阻挡”。这种构造可以被分配相对较低的分数，诸如1的分数或任何其他相对较低的分数，其可以指示“被阻挡”的状态。因此，可以在已经拾取其他样本容器LOT从而释放其周围的区域之后拾取目标样本容器T。

使用排序，可以基于“最可通达的”接收器106R来确定拾取样本容器102的动态次序，所述“最可通达的”接收器即首先被拾取的被给定较高排序值的接收器106R。同样地，可以在没有排序的情况下并且简单地通过如下来确定拾取样本容器102的动态次序：确定接收器106R中的哪些满足被容纳在接收器106R中的样本容器102与相邻样本容器102之间的最小阈值间隙，即，接收器106R中的哪些可通达、以及哪些接收器106R被阻挡。可以通过如下来确定动态次序：调查所有可用的接收器、区域中的可用的接收器、或者单独地调查每个接收器并确定它们是否满足针对所使用的夹持器指状物212A、212B和样品架106设定的最小间隙标准。在一些实施例中，可以基于实验运行来设定最小间隙阈值，以确保在高百分比的拾取和放置操作中没有接触。

可以使用上文描述的系统和方法来进行用于顺序放置操作的可通达的目标接收器的动态选择。为了确定接收器106R是否可通达，可以以与放置操作类似的方式使用群体数据、构造数据或两者的组合。群体数据是指关于接收器106R中的哪些为空的数据，并且可以用于确定期望将样本容器102放置到其中的目标接收器106R。构造数据是指关于特定相邻样本容器102的信息，该信息包括最大样本容器直径、样本容器偏移距离或管类型（例如，加盖的管、未加盖的管、管顶样品杯等）。来自先前拾取操作的构造信息也可以被存储在图像捕获控制器224中，并且可以在随后的放置操作期间能够由机器人控制器216访问。这允许以允许相邻样本容器102之间的最大间隙的方式构造放置策略。例如，放置策略可以被构造为避免将具有相对较大直径的两个样本容器102彼此相邻地放置接收器106R中。同样地，包括管顶样本容器的样本容器102可以被放置成远离大样本容器102L。类似地，可以在每隔一行或每隔一列中进行动态放置以最初增加放置间隙。

考虑图3B中的样品架106，其具有多行接收器106R（示出了行6至9），所述行中的一些容纳有样本容器102、102L。例如，预先确定的次序可以包括从第6行中的第一接收器106R（A6）处开始。群体数据指示被标记为A6和E6的接收器106R是空的，并且被标记为B6、C6、D6和E6的接收器106R容纳有样本容器102、102L。因此，根据群体数据和构造数据，可以确定的是，被标记为A6和E6的接收器106R两者都是可通达的。可以通过确保沿可由夹持器212实施的特定作用线的两侧都满足最小间隙来确定可通达性。因此，可以基于接收器106R是否可通达来确定放置次序。在一些实施例中，如果接收器106R不可通达，则基于成像数据，放置操作可以跳过该接收器106R并被放置在下一可通达的接收器106R中。下一拾取移动可以试图将被发现为不可通达的接收器106R解除阻挡。

图5示出了样本容器运输系统500，其中可以实施动态选择方法。样本容器运输系统500包括设置在夹持器212（以虚线示出）的通达范围内的样品架106。夹持器212可以被安装到机架机器人510的横向滑动件510C，该滑动件可以在横梁510B上来回移动以通达样品架106的任何列。同样地，横梁510B可以沿着左右滑动轨道510L、510R向前和向后移动，以允许通达样品架106的任何行。夹持器可以竖直地移动（进出纸张）以升高和降低样本容器102。因此，夹持器212可以能够在X，Y，Z坐标系中移动。可以根据上文描述的方法进行动态拾取操作，以基于从架图像捕获装置222和图像捕获控制器224获得的成像数据从样品架106拾取样本容器102，并将样本容器102运输到驻留在轨道540上并且绕轨道540移动的样本容器载体532（例如，定位盘）。同样地，样本容器102可以在从测试和/或处理返回时使用动态放置操作被放置回到样品架106中。拾取和放置顺序的选择可以如上文所描述，并且可以基于群体数据、构造数据或群体数据与构造数据两者。轨道540可以将样本容器102运输到各个设备或仪器以执行测试或以其他方式处理被容纳在样本容器102中的样本。轨道540可以包括从主要通道540B到所有装载和的卸载的一个或多个分支540A。在一些实施例中，动态放置可以包括以指定次序返回特定样本容器载体532的策略，以使得提供增加样品架中的放置间隙的放置策略。

根据本公开的另一实施例，提供了操作夹持器（例如，夹持器212）的方法600。在602中，方法600包括提供包括夹持器（例如，夹持器212）的机器人（例如，机器人210、510），夹持器可由机器人在坐标系中（例如，在X、Y和Z中）移动并且包括夹持器指状物（例如，夹持器指状物212A、212B），并且在604中，方法600包括提供包括可由夹持器通达的接收器（例如，106R、106T）的样品架（例如，样品架106），接收器中的至少一些适于容纳样本容器（例如，102、102L、102T）。

此外，在606中，方法600包括提供通过成像获得的关于样品架（例如，样品架106）和样本容器（例如，样本容器102、102L）的数据，并且最后，在608中，方法600包括基于该数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器（例如，106T）。通过成像获得的数据可以是群体数据和/或构造数据。确定可通达的目标接收器（例如，106T）可以包括在拾取操作的情况下测试在目标样本容器102T与周围的样本容器102、102L之间的间隙，以确保提供了最小阈值间隙。在放置操作的情况下，可通达性涉及确定目标接收器（例如，106T）周围的间隙并且基于所放置的样本容器102的类型并且可能基于围绕目标接收器106T的样本容器的类型，来将该间隙与目标阈值的值进行比较。

虽然已经通过本文的示例实施例示出了特定的装置、系统和方法，但是应当理解的是，其他和不同的实施例也是可能的。本公开旨在覆盖落入所附权利要求范围内的所有修改、等同物和替代物。

Claims (20)

1.一种操作夹持器的方法，所述方法包括：

提供包括所述夹持器的机器人，所述夹持器能够由所述机器人在坐标系中移动并且包括夹持器指状物；

提供样品架，所述样品架包括能够由所述夹持器通达的接收器，所述接收器中的至少一些适于容纳样本容器；

提供通过成像获得的、关于所述样品架和所述样本容器的数据；以及

基于所述数据来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述放置操作，所述可通达的目标接收器是空的。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法包括：将目标样本容器放置在所述可通达的目标接收器中。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述拾取操作，所述可通达的目标接收器容纳有目标样本容器。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述可通达的目标接收器是沿着相对于所述目标样本容器的作用线满足阈值最小间隙的接收器。

6.根据权利要求5所述的方法，所述方法包括具有旋转能力和多于一个作用线的夹持器。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法包括确定一个或多个作用线是否满足所述阈值最小间隙。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

确定所述接收器中的一个或多个是否被阻挡。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据包括群体数据，所述群体数据是关于所述接收器中的哪些包括样本容器的数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，至少部分地基于群体数据来确定可通达的目标接收器。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据包括构造数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述构造数据包括如下的组中的一者或多者：最大样本容器直径、样本容器偏移距离或管类型。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，至少部分地基于构造数据来确定所述可通达的目标接收器。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，基于群体数据和构造数据来确定所述可通达的目标接收器。

15.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：基于所述数据进行进一步动态选择附加的可通达的目标接收器以用于随后的拾取或放置操作。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，基于构造数据和群体数据两者，通过对所述接收器中的至少一些进行排序来确定所述可通达的目标接收器。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可通达的目标接收器被选择成包括在所述可通达的目标接收器的相对侧上的第一空接收器和第二空接收器。

18.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括被阻挡的接收器，其中，移除周围的样本容器以将所述被阻挡的接收器解除阻挡。

19.一种夹持器定位系统，所述夹持器定位系统包括：

包括所述夹持器的机器人，所述夹持器能够由所述机器人在坐标系中移动并且包括夹持器指状物；

样品架，所述样品架包括能够由所述夹持器指状物通达的接收器，所述接收器中的至少一些容纳有样本容器；以及

控制器，所述控制器联接到所述机器人并且被可操作地构造为：

访问从一个或多个图像获得的、关于所述样品架和所述样本容器的数据，所述数据包括群体数据和构造数据，并且

基于所述群体数据和构造数据，来确定用于拾取操作或放置操作中的一者的可通达的目标接收器。

20.一种夹持器定位装置，所述夹持器定位装置包括：

包括所述夹持器的机器人，所述夹持器能够由所述机器人在坐标系中移动并且包括夹持器指状物；以及

控制器，所述控制器联接到所述机器人并且被可操作地构造为：

访问从一个或多个图像获得的、关于样品架和被容纳在样品架中的样本容器的数据，并且

基于所述数据来确定用于拾取操作和放置操作中的一者的可通达的目标接收器。