CN110682310A - 一种管类容器抓取装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管类容器抓取装置及工作方法，包括抓取部件，抓取部件与升降部件连接并由升降部件带动上下移动；所述抓取部件包括多个围绕同一中心设置的手爪，手爪穿过转盘和手爪导向板设置，所述转盘与转动驱动装置连接，转盘盘面设置多个供手爪穿过的螺旋槽，螺旋槽与转盘中心的距离由一端至另一端依次增大，所述手爪导向板板面开设多个供手爪穿过的导向槽，导向槽为直槽且沿以所述中心为圆心的径向布设，以使手爪下部以径向朝向或背向中心移动而实现开合。

Description

一种管类容器抓取装置及工作方法

技术领域

本公开属于管类容器抓取技术领域，具体涉及一种管类容器抓取装置及工作方法。

背景技术

在医学领域中，无论是实验室还是临床，都会用到管类容器进行存储医学样本及血样等，而这些管类容器通常尺寸不大，且多数是密集摆放在管类容器盒里。对单支管类容器进行抓取时，多采用气动或电动抓取手，而对这类密集摆放在容器盒中的管类容器进行取出及放回时，因气动或电动抓取手尺寸较大，在狭小的容器盒中无法实现取放管类容器，操作困难。对现有可以从狭小的容器盒中取放管类容器的抓取装置，其抓取管类容器规格恒定，不能兼容多种尺寸规格的管类容器，使用不方便。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种管类容器抓取装置及工作方法；该抓取装置可实现自动将管类容器夹持，自动完成对管类容器的抓取和放回。

本公开的发明目的是提出一种管类容器抓取装置，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种管类容器抓取装置，包括抓取部件，抓取部件与升降部件连接并由升降部件带动上下移动；

所述抓取部件包括多个围绕同一中心设置的手爪，手爪穿过转盘和手爪导向板设置，所述转盘与转动驱动装置连接，转盘盘面设置多个供手爪穿过的螺旋槽，螺旋槽与转盘中心的距离由一端至另一端依次增大，所述手爪导向板板面开设多个供手爪穿过的导向槽，导向槽为直槽且沿以所述中心为圆心的径向布设，以使手爪下部以径向朝向或背向中心移动而实现开合。

作为进一步的技术方案，所述手爪顶部安装于手爪固定板，且手爪与手爪固定板间隙配合。

作为进一步的技术方案，所述螺旋槽为围绕转盘中心设置的弧形槽，且螺旋槽与转盘中心的距离最小端以转盘中心为圆心。

作为进一步的技术方案，所述转动驱动装置的转动输出轴侧部设置传感器挡块，传感器挡块与转动位置传感器配合以检测转动输出轴是否转动到位。

作为进一步的技术方案，所述转盘水平设置，所述手爪竖向设置，转盘和手爪导向板平行设置。

作为进一步的技术方案，所述手爪为杆状结构，手爪底端为夹持端。

作为进一步的技术方案，所述手爪为变径杆，变径杆对应于螺旋槽处的直径小于对应于导向槽处的直径。

作为进一步的技术方案，所述升降部件底部设置光电传感器以检测手爪是否夹持有管类容器。

作为进一步的技术方案，所述抓取部件侧部设置升降位置传感器以检测抓取部件是否升降到位。

本公开还提出如上所述的管类容器抓取装置的工作方法，包括以下步骤：

升降部件带动抓取部件上移至非工作位；

转动驱动装置带动转盘转动，在手爪导向板的导向槽和转盘螺旋槽的限制下，手爪下部背向中心移动，多个手爪呈打开状态；

升降部件带动抓取部件下移至工作位；

转动驱动装置带动转盘反向转动，在手爪导向板的导向槽和转盘螺旋槽的限制下，手爪下部朝向中心移动，多个手爪呈闭合状态，多个手爪之间夹持管类容器；

升降部件带动抓取部件上移至非工作位，完成抓取。

本公开的有益效果为：

针对现有管类容器抓取装置无法抓取密集摆放在容器盒中管类容器的问题，以及无法抓取多规格管类容器的问题，本公开的抓取装置可以实现抓取、放回密集摆放在容器盒中的管类容器，并可以兼容多规格尺寸的管类容器的抓取。

本公开的抓取装置，通过转盘的螺旋槽和手爪导向板的导向槽设置，可在转盘转动时，带动手爪沿径向移动进而多个手爪实现开合，完成对试管的抓取和释放，整个过程自动化实现，提升对管类容器的抓取移动效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为一个实施例中公开的抓取装置的整体结构示意图；

图2为抓取部件的结构示意图；

图3为图2中A向视图；

图4为转盘的结构示意图；

图5为手爪的结构示意图；

图6为手爪导向板的结构示意图；

图7为抓取装置的控制过程示意图；

图中，1.抓取部件，2.转动步进电机，3.转动位置传感器，4.升降步进电机，5.光电传感器，6.升降位置传感器，7.手爪，8.转盘，9.手爪固定板，10.传感器挡块，11.手爪导向板，12.螺旋槽，13.固定端，14.螺旋位置，15.导向位置,16.夹持端，17.导向槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种管类容器抓取装置及工作方法。

本申请提供了一种管类容器抓取装置，包括抓取部件，抓取部件与升降部件连接并由升降部件带动上下移动；

所述抓取部件包括多个围绕同一中心设置的手爪，手爪穿过转盘和手爪导向板设置，所述转盘与转动驱动装置连接，转盘盘面设置多个供手爪穿过的螺旋槽，螺旋槽与转盘中心的距离由一端至另一端依次增大，所述手爪导向板板面开设多个供手爪穿过的导向槽，导向槽为直槽且沿以所述中心为圆心的径向布设，以使手爪下部以径向朝向或背向中心移动而实现开合。

实施例1

下面结合附图1-附图7对本实施例公开的抓取装置做进一步的说明；

参照附图1所示，管类容器抓取装置，包括抓取部件1、转动步进电机2、转动位置传感器3、升降步进电机4、光电传感器5、升降位置传感器6等。抓取部件1设置于抓取部件的壳体内，壳体侧部与同步带连接，同步带由升降步进电机4带动上下升降，进而带动抓取部件上下升降。同步带置于装置框架壳体内，框架壳体底部设置光电传感器5，用以检测抓取部件1的手爪是否抓取了管类容器，光电传感器5采用现有元器件。

升降位置传感器6采用现有元器件，其设置于抓取部件壳体侧部，可以检测升降是否到位。

抓取部件如图2所示，包括手爪7、转盘8、手爪固定板9、转动步进电机2、转动位置传感器3、传感器挡块10、手爪导向板11；转盘8、手爪固定板9、转动步进电机2、转动位置传感器3、传感器挡块10、手爪导向板11均设置于抓取部件的壳体内；

转动步进电机2(即为转动驱动装置)下端输出轴连接转盘8，上端输出轴连接传感器挡块10，传感器挡块10与转动位置传感器3配合，转动位置传感器3固定于抓取部件壳体内，转动位置传感器采用现有的光电传感器，转动位置传感器呈C字形，传感器挡块随转动步进电机上端输出轴转动，转动到位后，传感器挡块处于C字形结构的中间间隙中，以此来检测转动步进电机是否转动到位。

手爪固定板9固定于抓取部件的壳体内，手爪7的上端安装在手爪固定板9上，手爪7与手爪固定板9为间隙配合，手爪7在与手爪固定板9安装处可发生摆动；如图2、图4、图6所示，手爪7中部穿过转盘8上的螺旋槽12，下部穿过手爪导向板11的导向槽17。手爪导向板11固定于抓取部件壳体底部。

本实施例中，手爪7设置4个，4个手爪围绕转盘8中心布设，4个手爪位于以转盘中心为圆心的同一圆圈上。

如图4所示，转盘8中有4个螺旋槽12，4个手爪分别穿过4个螺旋槽12，转盘转动时，转盘中的螺旋槽12带动手爪运动。螺旋槽12为围绕转盘8中心设置的弧形槽，螺旋槽与转盘中心的距离由一端至另一端逐渐增大，且螺旋槽12与转盘8中心的距离最小端以转盘中心为圆心，螺旋槽12与转盘8中心的距离最大端的断面尺寸大于螺旋槽其他位置的断面尺寸；螺旋槽12两端分别位于以转盘中心为圆心的直角扇形的两边上，四个螺旋槽在转盘面上均布，且相邻螺旋槽头尾位于直角扇形同一边上，四个螺旋槽将整个转盘盘面均分。

如图5所示，手爪7为圆柱状，从上到下分为四部分分别为固定端13、螺旋位置14、导向位置15和夹持端16。固定端13安装在手爪固定板9上，中部的螺旋位置14穿过转盘8中的螺旋槽12，导向位置15穿过手爪导向板11中的导向槽17，夹持端16实现夹持冻存管。螺旋位置14的直径小于导向位置15的直径。

如图6所示，手爪导向板11围绕中心圆孔呈圆周均匀分布着4个导向槽17，4个手爪7分别穿过4个导向槽17。手爪导向板11中心圆孔与转盘8中心上下相对应设置，导向槽17为直槽，导向槽17朝向手爪导向板11中心圆孔设置，且导向槽17沿以手爪导向板中心圆孔为圆心的径向布设，4个手爪沿导向槽实现径向的开合。

转动步进电机2可带动转盘8转动，转盘8上的螺旋槽12带动手爪7运动，由手爪7顶部安装于手爪固定板9，以及手爪导向板11上的导向槽17的限制，手爪7沿顶部安装点发生摆动，手爪7下部沿导向槽17径向移动，实现手爪7的开合动作。

该抓取装置通过升降步进电机4带动同步带运动实现抓取部件1的升降，通过升降位移传感器6检测升降是否到位，并且抓取部件1升起到位后，光电传感器5会检查抓取部件的手爪是否抓取了管类容器；通过转动步进电机2的转动实现抓取部件的手爪开合抓取管类容器，通过顶部的转动位置传感器3检测转动步进电机2转动是否到位。

管类容器抓取装置的控制方案如图7所示：

控制系统给定脉冲信号、方向信号和电源信号来控制升降电机驱动器和转动电机驱动器，进而控制升降步进电机和转动步进电机的运作，从而实现抓取手爪运动，完成管类容器的抓取和放回。

本公开的管类容器抓取装置的工作步骤为：

以抓取冻存管为例进行说明：

首先，管类容器抓取装置根据控制系统给出的冻存盒和冻存管的规格尺寸，来确定升降运动的行程空间和抓取部件手爪的开合尺寸，然后管类容器抓取装置才开始进行抓取工作；

开始工作时，管类容器抓取装置中的升降步进电机和转动步进电机要先进行回零动作，完成后才开始进行冻存管的抓取和放回；

抓取过程：升降步进电机4通过同步带带动抓取部件1上升到安全位置后，管类容器抓取装置通过二维移动平台移至需要抓取的冻存管上方，转动步进电机2运转带动转盘8转动，进而带动手爪7下部向外偏摆，手爪打开，然后升降步进电机4带动抓取部件1下降到合适位置，转动步进电机2反向运转带动转盘8反向转动，进而带动手爪下部向内偏摆，手爪收缩，4个手爪夹紧冻存管，然后升降步进电机4带动抓取部件1上升到指定位置进行冻存管的有无检测，光电传感器5检测手爪是否夹持有冻存管，如果没有冻存管存在，则抓取部件1重复下降、夹取、上升、检测过程，如果有冻存管存在，则抓取部件1在二维移动平台的带动下将冻存管运送至指定位置，完成冻存管的抓取；

放回过程：升降步进电机4带动抓取部件1上升到安全位置后，管类容器抓取装置移至需要放回冻存管位置上方，然后升降步进电机4带动抓取部件下降到合适位置，转动步进电机2带动手爪打开，将冻存管放入冻存盒的指定位置，然后升降步进电机4带动抓取部件1上升到安全位置，完成冻存管的放回。

本公开的抓取装置可以适应多种规格尺寸管类容器，将管类容器由密集摆放的容器盒中抓取及放回。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

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)

1.一种管类容器抓取装置，其特征是，包括抓取部件，抓取部件与升降部件连接并由升降部件带动上下移动；

所述抓取部件包括多个围绕同一中心设置的手爪，手爪穿过转盘和手爪导向板设置，所述转盘与转动驱动装置连接，转盘盘面设置多个供手爪穿过的螺旋槽，螺旋槽与转盘中心的距离由一端至另一端依次增大，所述手爪导向板板面开设多个供手爪穿过的导向槽，导向槽为直槽且沿以所述中心为圆心的径向布设，以使手爪下部以径向朝向或背向中心移动而实现开合。

2.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述手爪顶部安装于手爪固定板，且手爪与手爪固定板间隙配合。

3.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述螺旋槽为围绕转盘中心设置的弧形槽，且螺旋槽与转盘中心的距离最小端以转盘中心为圆心。

4.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述转动驱动装置的转动输出轴侧部设置传感器挡块，传感器挡块与转动位置传感器配合以检测转动输出轴是否转动到位。

5.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述转盘水平设置，所述手爪竖向设置，转盘和手爪导向板平行设置。

6.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述手爪为杆状结构，手爪底端为夹持端。

7.如权利要求6所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述手爪为变径杆，变径杆对应于螺旋槽处的直径小于对应于导向槽处的直径。

8.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述升降部件底部设置光电传感器以检测手爪是否夹持有管类容器。

9.如权利要求1所述的管类容器抓取装置，其特征是，所述抓取部件侧部设置升降位置传感器以检测抓取部件是否升降到位。

10.如权利要求1-9任一项所述的管类容器抓取装置的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

升降部件带动抓取部件上移至非工作位；

转动驱动装置带动转盘转动，在手爪导向板的导向槽和转盘螺旋槽的限制下，手爪下部背向中心移动，多个手爪呈打开状态；

升降部件带动抓取部件下移至工作位；

转动驱动装置带动转盘反向转动，在手爪导向板的导向槽和转盘螺旋槽的限制下，手爪下部朝向中心移动，多个手爪呈闭合状态，多个手爪之间夹持管类容器；

升降部件带动抓取部件上移至非工作位，完成抓取。

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