CN110293577A - 机械手以及机械手组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及体外检测设备领域，具体而言，涉及一种机械手以及机械手组件。该机械手包括驱动组件、推杯组件以及夹爪组件。推杯组件的一端传动连接于驱动组件。夹爪组件包括安装部、第一夹爪和第二夹爪；推杯组件的另一端穿出于安装部；第一夹爪和第二夹爪固定连接于安装部相对的两侧，以使推杯组件位于第一夹爪和第二夹爪之间。该机械手接触到反应杯时，第一夹爪和第二夹爪在反应杯的挤压下，产生弹性变形，相互远离张开，随着该机械手继续向下运动，第一夹爪和第二夹爪继续向下移动，越过反应杯的边沿，将反应杯固定完抓取。通过设置推杯组件，能够快速地将反应杯推出第一夹爪和第二夹爪之间，提高放杯的成功率和放杯速率。

Description

机械手以及机械手组件

技术领域

本申请涉及体外检测设备领域，具体而言，涉及一种机械手以及机械手组件。

背景技术

体外样本检测设备采用机械抓手抓取反应杯，进行检测反应。由于待检测的样本量非常庞大，因此，机械抓手抓取反应杯的速度影响样本检测的速度。

目前常见的机械抓手，抓指开合比较费时间，导致机械抓手抓取反应杯、释放反应杯的时间较长，影响检测速度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种机械手以及机械手组件，其旨在改善现有的机械抓手抓取反应杯、释放反应杯的时间较长的问题。

第一方面，本申请提供一种技术方案：

一种机械手，包括：

驱动组件；

推杯组件，推杯组件的一端传动连接于驱动组件；以及

夹爪组件，夹爪组件包括安装部以及至少两个夹爪本体；推杯组件的另一端穿出于安装部；至少两个夹爪本体固定连接于安装部，以使推杯组件位于至少两个夹爪本体围成的容置空间内；至少两个夹爪本体受到挤压后，容置空间的大小能够改变；

其中，驱动组件被配置为用于驱动推杯组件在安装部内运动。

通过设置至少两个夹爪本体，当该机械手接触到反应杯时，至少两个夹爪本体在反应杯的挤压下，产生弹性变形，使得至少两个夹爪本体向相互远离的方向张开，随着该机械手继续向下运动，至少两个夹爪本体继续向下移动，越过反应杯的边沿，并将反应杯固定在至少两个夹爪本体之间，完成抓取动作。该机械手抓取反应杯不需要驱动件驱动抓指打开以及合拢，抓取时间短，效率高。通过设置推杯组件，能够快速地将反应杯推出至少两个夹爪本体之间，提高放杯的成功率和放杯速率。

在本申请的其他实施例中，夹爪组件包括两个夹爪本体，分别为第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪对称设置在安装部的两侧。

两个夹爪本体，结构简单，夹取效果好。

在本申请的其他实施例中，上述第一夹爪和第二夹爪均包括连接部和夹持部，连接部均连接于安装部；夹持部均为自由端；上述连接部和夹持部均为弧形件，且弧形件的弯曲方向均朝向推杯组件。

夹持部能够与反应杯接触，并产生弹性变形，进而将反应杯固定。朝向推杯组件弯曲的连接部和夹持部，更容易将反应杯夹持柱。

在本申请的其他实施例中，上述两个夹持部均包括第一折弯部和第二折弯部；

第一折弯部连接于连接部，第二折弯部连接于第一折弯部；第一折弯部相对于连接部的弯折方向与第二折弯部相对于连接部的弯折方向相反；

两个第一折弯部的弯折方向相互靠近；两个第二折弯部的弯折方向相互远离。

第二折弯部相互远离，便于快速地定位反应杯的杯沿，使得反应杯进入到第一夹爪和第二夹爪之间，相互远离的第一折弯部更容易接触、包合在反应杯的壁体上，将反应杯固定住。

在本申请的其他实施例中，上述两个第一折弯部相对于连接部的折弯角度均为40-50°；

两个第二折弯部相对于连接部的折弯角度均为25-35°。

通过将两个第一折弯部相对于连接部的折弯角度均为40-50°。两个第二折弯部相对于连接部的折弯角度均为25-35°，能够最大限度地发挥两个第一折弯部和两个第二折弯部的弹性力，进而稳固地抓取反应杯。

在本申请的其他实施例中，上述第一折弯部与第二折弯部的连接处具有弧形过渡部，弧形过渡部的弯曲方向背离推杯组件。

弧形过渡部便于机械手向下运动时，反应杯快速地越过第二折弯部，抵接于第一折弯部。

在本申请的其他实施例中，上述推杯组件包括第一推杆和推杯爪；

第一推杆的一端传动连接于驱动组件，另一端连接于推杯爪；

推杯爪能够移动至连接部和夹持部的连接处。

第一推杆推动推杯爪向下运动，进而将反应杯推出第一夹爪和第二夹爪。

在本申请的其他实施例中，上述推杯爪包括至少4个限位部，至少4个限位部均穿出于第一夹爪和第二夹爪形成的容置空间，且至少2个限位部的自由端分别穿出至第一夹爪的两侧；至少2个限位部的自由端分别穿出至第二夹爪的两侧。

限位部能够对第一推杆起到限位作用，避免第一推杆旋转。

在本申请的其他实施例中，上述驱动组件包括电磁铁、磁性件以及第二推杆，第二推杆的第一端和第二端均穿出于电磁铁，磁性件固定连接在第二推杆的第一端；第二推杆的第二端传动连接于推杯组件。

采用电磁驱动，有效地降低了整个机械手的整体重量，有利于提高整机的运行速度。

第二方面，本申请提供一种技术方案：

一种机械手组件，机械手组件包括如上述的机械手；以及

机械臂，机械手安装在机械臂上。

该机械手组件，通过设置上述的机械手，抓杯、放杯速度快，整个机械手重量小，能够提高整机的运行速度，提高检测速度。由于不需要靠第一夹爪和第二夹爪的张开释放反应杯，因此对于第一夹爪和第二夹爪的加工精度要求低，更容易加工制造。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的机械手组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的机械手的第一视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的机械手的第二视角的结构示意图；

图4为图3中A-A方向的剖视图。

图标：10-机械手组件；20-机械臂；21-x轴；22-y轴；23-z轴；30-反应杯；100-机械手；101-安装板；110-驱动组件；111-电磁铁；112-磁性件；113-第二推杆；114-安装座；115-套筒；120-推杯组件；121-第一推杆；122-推杯爪；123-直线轴承；124-顶头；130-夹爪组件；131-安装部；132-第一夹爪；133-第二夹爪；132a-连接部；132b-夹持部；134-加强筋；1321-第一折弯部；1322-第二折弯部；1323-弧形过渡部；140-光耦。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

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。

在本申请实施例的描述中，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申请中的具体含义。

实施例

机械手安装在机械臂组成的三维空间内，沿着机械臂运动能够到达指定的位置，进而执行后续的抓取动作。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种机械手组件10，包括机械手100和机械臂20，其中，机械臂20包括相互连接的x轴21、y轴22和z轴23。机械手100滑动连接于z轴23。x轴21、y轴22和z轴23实现运动的结构可以选择本领域常见的结构，此处不再赘述。

机械手100通过x轴21、y轴22的移动到达反应杯30的上方，z轴23带动机械手100向下运动，机械手100接触并抓取反应杯30，通过x轴21、y轴22和z轴23的运动将反应杯移动至需要的位置后，机械手100将反应杯释放。

在本申请图示的实施方式中，机械手100通过安装板101连接于z轴23。安装板101能够沿z轴23滑动。机械手100通过螺钉或者螺栓等连接件安装在安装板101上。

请参阅图2，本实施例提供了一种机械手100，用于抓取、释放反应杯。

该机械手100包括驱动组件110、推杯组件120以及夹爪组件130。

进一步地，推杯组件120的一端传动连接于驱动组件110。夹爪组件130包括安装部131、第一夹爪132和第二夹爪133。推杯组件120的另一端穿出于安装部131。第一夹爪132和第二夹爪133固定连接于安装部131相对的两侧，以使推杯组件120位于第一夹爪132和第二夹爪133围成的容置空间内。第一夹爪132和第二夹爪133受挤压后，容置空间的大小能够改变。例如，可以选择将第一夹爪132和第二夹爪133的材质选择设置为较薄的塑料件，使其在受挤压时产生弹性形变。

通过设置第一夹爪132和第二夹爪133，当该机械手100沿z轴23运动至接触到待抓取反应杯30时，第一夹爪132和第二夹爪133在反应杯30的挤压下，产生弹性变形，使得第一夹爪132和第二夹爪133向相互远离的方向张开，随着z轴23继续向下运动，第一夹爪132和第二夹爪133继续向下移动，越过反应杯30的边沿，并将反应杯30固定在第一夹爪132和第二夹爪133之间，完成抓取动作。该机械手100抓杯动作完成时间短，抓取效率高。目前常见的抓杯机械手需要在气缸、电缸等驱动部件的驱动下打开夹爪，将杯子放置在打开的夹爪中间，然后再使得气缸、电缸等驱动件反向运动，驱动夹爪合拢，抓取反应杯，才能完成抓取的动作。本申请实施方式提供的这种机械手不需要其他驱动件驱动第一夹爪132和第二夹爪133打开、合拢，因此缩短了抓取杯子的时间，提高了抓取效率。

进一步地，驱动组件110被配置为用于驱动推杯组件120在安装部131内运动。

通过设置上述的推杯组件120，能够将反应杯30释放。在驱动组件110的驱动下，推杯组件120在安装部131内上下运动，完成推杯和复位动作。

承前所述，参照图1，机械手100抓取反应杯30后，z轴23向上运动，到达预设的位置后，按照需要的位置，沿x轴21或者y轴22移动到相应的位置，然后z轴23向下运动，将反应杯30放置在需要的位置后，驱动组件110驱动推杯组件120向下运动，将反应杯30从第一夹爪132和第二夹爪133之间推出，完成放杯动作。然后驱动组件110驱动推杯组件120反向运动，完成复位动作。机械手100在x轴21、y轴22和z轴23的驱动下，去往下一个位置，继续重复抓杯动作。

目前常见的抓杯机械手抓杯和放杯都是依靠夹爪，夹爪通常是机加工制造得到，依靠夹爪的打开放杯对于夹爪的机加工精度要求非常高，两个夹爪对称度稍差时，就经常会出现放杯失败。本申请实施方式提供的机械手100，通过设置推杯组件120，能够快速地将反应杯30推出第一夹爪132和第二夹爪133之间，提高放杯的成功率和放杯速率。这种机械手100对于第一夹爪132和第二夹爪133的加工精度要求也较低。

需要说明的是，上述的第一夹爪132和第二夹爪133可以是一个整块的板体制成，也可以是由多个较小的板件组成。

进一步地，驱动组件110包括电磁铁111、磁性件112以及第二推杆113，第二推杆113的第一端和第二端均穿出于电磁铁111，磁性件112固定连接在第二推杆113的第一端；第二推杆113的第二端传动连接于推杯组件120。

通过采用电磁铁111驱动推杯组件120运动，推杯组件120的反应更快，放杯动作的时间更短，效率更高。

目前常见的抓杯机械手一般采用丝杠等机械驱动机械手的运动，导致整个抓杯机械手的重量非常重，安装在整机设备中，导致整个设备运行速度低。本申请实施方式提供的机械手，采用电磁驱动，有效地降低了整个机械手的整体重量，有利于提高整机的运行速度。

在图示的实施方式中，电磁铁111底端设置有安装座114。电磁铁111通过螺栓、螺母等连接件安装在安装座114上。安装座114连接于安装板101，从而将整个机械手100连接在机械臂上，从而驱动机械手100在空间移动。

进一步地，第二推杆113的第一端的外径大于第二推杆113的第二端的外径。磁性件112套设在第二推杆113的第一端。第二推杆113的第二端通过套筒115传动连接于推杯组件120。

当电磁铁111通电时，产生磁性，吸引固定连接在第二推杆113上的磁性件112，使得第二推杆113和磁性件112同时向电磁铁111的底端移动，进而带动推杯组件120运动。

进一步地，第二推杆113连接与第一推杆121的第一端。第一推杆121的第二端设置有推杯爪122。由于第二推杆113连接于第一推杆121，因此当电磁铁驱动第二推杆113运动时，能够带动第一推杆121同步移动，使得第一推杆121以及推杯爪122向下运动，进而将反应杯推出抓指，实现放杯的操作。

进一步地，推杯组件120包括第一推杆121和推杯爪122。第一推杆121的一端传动连接于驱动组件110，另一端连接于推杯爪122。

在图示的实施方式中，第一推杆121的第一端通过套筒115连接于第二推杆113的第二端。套筒115的外部设置有顶头124。增大接触面积，便于电磁铁111推动第一推杆121向下运动。

进一步地，第一夹爪132和第二夹爪133均包括连接部132a和夹持部132b，连接部132a均连接于安装部131；夹持部132b均为自由端。

进一步地，在图示的实施方式中，连接部132a的一端通过螺栓、螺钉等连接件连接在安装部131上。安装部131具有通孔，第一推杆121设置在该通孔内。安装部131的上端通过螺栓、螺钉等连接件固定连接于安装板101。

进一步地，第一推杆121上设置有至少一个直线轴承123。参照图2-4，第一推杆121上设置有2个直线轴承123。通过设置直线轴承123减小了第一推杆121在安装部131内运动时的摩擦力，保证第一推杆121的直线运动。

进一步地，在安装部131的通孔的上端，直线轴承123的端部设置有密封圈，起到防尘、防护的作用，保住直线轴承123、第一推杆121的精准运行。

进一步地，安装部131的相对的两侧设置有凸棱，第一夹爪132和第二夹爪133安装在该凸棱上，便于定位。

进一步地，连接部132a和夹持部132b均为弧形件，且弧形件的弯曲方向均朝向推杯组件120。

在图示的实施方式中，连接部132a和夹持部132b的弯曲方向均朝向第一推杆121。

进一步可选地，在连接部132a的内壁上设置有加强筋134，用于提高第一夹爪132和第二夹爪133的强度。

进一步地，两个夹持部132b均包括第一折弯部1321和第二折弯部1322。

进一步地，第一折弯部1321连接于连接部132a，第二折弯部1322连接于第一折弯部1321；第一折弯部1321相对于连接部132a的弯折方向与第二折弯部1322相对于连接部132a的弯折方向相反。

进一步地，两个第一折弯部1321的弯折方向相互靠近；两个第二折弯部1322的弯折方向相互远离。

通过设置第一折弯部1321和第二折弯部1322，能够在抓取反应杯30时，抵持于反应杯30的杯沿处，进而稳固地抓起反应杯30。

进一步可选地，第一折弯部1321的长度大于第二折弯部1322的长度。

通过将上述的第一折弯部1321的长度设置为大于第二折弯部1322的长度，使得反应杯30更容易卡进两个第二折弯部1322之间。

使用使，选择反应杯30的杯沿略小于两个第二折弯部1322之间的空间的发应杯。保证反应杯30的杯沿能够进入到两个第二折弯部1322之间。

进一步地，第一折弯部1321与第二折弯部1322的连接处具有弧形过渡部1323，弧形过渡部1323的弯曲方向背离推杯组件120。

使用使，选择反应杯30的杯沿以下的外径略大于两个弧形过渡部1323之间的空间大小，当反应杯30向外挤压两个弧形过渡部1323使，两个弧形过渡部1323能够对反应杯30产生反向弹性力，从而稳固地抓起反应杯30。

进一步地，两个第一折弯部1321相对于连接部132a的折弯角度均为40-50°。两个第二折弯部1322相对于连接部132a的折弯角度均为25-35°

进一步可选地，两个第一折弯部1321相对于连接部132a的折弯角度均为42-48°。两个第二折弯部1322相对于连接部132a的折弯角度均为27-33°进一步可选地，两个第一折弯部1321相对于连接部132a的折弯角度均为45°。两个第二折弯部1322相对于连接部132a的折弯角度均为30°

通过将两个第一折弯部1321相对于连接部132a的折弯角度均为40-50°。两个第二折弯部1322相对于连接部132a的折弯角度均为25-35°，能够最大限度地发挥两个第一折弯部1321和两个第二折弯部1322的弹性力，进而稳固地抓取反应杯30。

进一步地，推杯爪122位于安装部131的外部，连接于第一推杆121的第二端。

进一步地，推杯爪122能够移动至连接部132a和夹持部132b的连接处。

通过将推杯爪122设置在连接部132a和夹持部132b的连接处，能够使得推杯爪122运行较短的距离，快速地将反应杯30从第一夹爪132和第二夹爪133之间退出去，完成放杯的动作。

进一步地，推杯爪122包括至少4个限位部，至少4个限位部均穿出于第一夹爪132和第二夹爪133形成的容置空间，且至少2个限位部的自由端分别穿出至第一夹爪132的两侧；至少2个限位部的自由端分别穿出至第二夹爪133的两侧。

通过设置推杯爪122不仅能够快速地将反应杯从第一夹爪132和第二夹爪133之间推出去，完成放杯的动作，而且能够起到限位的作用，防止第一推杆121旋转。

在图示的实施方式中，上述的推杯爪122包括4个限位部。4个限位部使得整个推杯爪122的形状大致呈“十”字形，提高了推杯爪122与反应杯30的接触面积，能够快速地将反应杯从第一夹爪132和第二夹爪133之间退出去。同一侧的两个限位部分别卡出于第一夹爪132的两侧或者第二夹爪133的两侧，有效地对第一夹爪132和第二夹爪133起到了限位的作用。

进一步地，该机械手100还包括光耦140，光耦140设置安装板101上，用于检测推杯组件120的运动位置，进而使得推杯组件120按照预设的位置将反应杯推出第一夹爪132和第二夹爪133，以及使得推杯组件120复位。

在图示的实施方式中，推杯组件120在复位状态时，顶头124位于光耦140的槽内，推动反应杯时，推杯组件120向下运动，移出光耦140。当该机械手100抓取反应杯30时，z轴23运动至光耦140位置处使，停止上移。

该机械手100是这样使用的：

机械手100通过x轴21和y轴22的移动到达反应杯30的上方，z轴23带动机械手100向下运动，第一夹爪132和第二夹爪133的第二折弯部1322接触到反应杯30上沿后发生弹性变形，第一夹爪132和第二夹爪133相互远离张开，随着z轴23向下运动，第一夹爪132和第二夹爪133的弧形过渡部1323越过反应杯30下沿，最终第一夹爪132和第二夹爪133的第一折弯部1321和反应杯30的下沿接触，此时机械手100已经固定反应杯30。z轴23向上运动，到达光耦140位置后，根据软件定义的位置，x轴21和y轴22运动到相应的位置，z轴23向下运动，将反应杯30放入孔位。然后，电磁铁111通电，推动顶头124、第一推杆121以及推杯爪122向下运动，将反应杯30推出第一夹爪132和第二夹爪133，完成放杯。

在本申请其他可选的实施方式中，机械手可以选择设置其他数量的夹爪本体，例如设置第一夹爪、第二夹爪以及第三夹爪，相对于三者围合形成的容置空间，第一夹爪、第二夹爪以及第三夹爪均匀分布。

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

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，包括：

驱动组件；

推杯组件，所述推杯组件的一端传动连接于所述驱动组件；以及

夹爪组件，所述夹爪组件包括安装部以及至少两个夹爪本体；所述推杯组件的另一端穿出于所述安装部；所述至少两个夹爪本体固定连接于所述安装部，以使所述推杯组件位于所述至少两个夹爪本体围成的容置空间内；所述至少两个夹爪本体受到挤压后，所述容置空间的大小能够改变；

其中，所述驱动组件被配置为用于驱动所述推杯组件在所述安装部内运动。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述夹爪组件包括两个夹爪本体，分别为第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪对称设置在所述安装部的两侧。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，

每一个所述夹爪本体均包括连接部和夹持部，所述连接部均连接于所述安装部；所述夹持部均为自由端；

所述连接部和所述夹持部均为弧形件，且所述弧形件的弯曲方向均朝向所述推杯组件。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，

两个所述夹持部均包括第一折弯部和第二折弯部；

所述第一折弯部连接于所述连接部，所述第二折弯部连接于所述第一折弯部；所述第一折弯部相对于所述连接部的弯折方向与所述第二折弯部相对于所述连接部的弯折方向相反；

两个所述第一折弯部的弯折方向相互靠近；两个所述第二折弯部的弯折方向相互远离。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，

两个所述第一折弯部相对于所述连接部的轴线方向的折弯角度均为40-50°；

两个所述第二折弯部相对于所述连接部的轴线方向的折弯角度均为25-35°。

6.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，

所述第一折弯部与所述第二折弯部的连接处具有弧形过渡部，所述弧形过渡部的弯曲方向背离所述推杯组件。

7.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，

所述推杯组件包括第一推杆和推杯爪；

所述第一推杆的一端传动连接于所述驱动组件，另一端连接于所述推杯爪；

所述推杯爪能够移动至所述连接部和所述夹持部的连接处。

8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，

所述推杯爪包括至少4个限位部，所述至少4个限位部均穿出于所述第一夹爪和所述第二夹爪形成的容置空间，且至少2个所述限位部的自由端分别穿出至所述第一夹爪的两侧；至少2个所述限位部的自由端分别穿出至所述第二夹爪的两侧。

9.根据权利要求1-8任一项所述的机械手，其特征在于，

所述驱动组件包括电磁铁、磁性件以及第二推杆，所述第二推杆的第一端和第二端均穿出于所述电磁铁，所述磁性件固定连接在所述第二推杆的第一端；所述第二推杆的第二端传动连接于所述推杯组件。

10.一种机械手组件，其特征在于，所述机械手组件包括如权利要求1-9任一项所述的机械手；以及

机械臂，所述机械手安装在所述机械臂上。