CN110877347A - 一种用于试剂盒搬运的机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于试剂盒搬运的机械爪，包括：第一装夹装置，包括两个间隔开的第一夹爪；以及第二装夹装置，包括第二夹爪，第二夹爪可升降的安装在两个第一夹爪之间。由于设有间隔开的两个第一夹爪，两个第一夹爪可用于装夹搬运尺寸相对较大的试剂盒，位于中间可升降的第二夹爪可用于装夹搬运尺寸相对较小的96孔板及避让第一夹爪的装夹搬运，从而本机械爪可装夹不同尺寸的试剂盒和96孔板，也可用于装夹其他尺寸的部件，实现了试剂盒和96孔板的自动化搬运，提高了基因测序的效率，并且将第一夹爪和第二夹爪集合在一起，结构紧凑，方便使用。

Description

一种用于试剂盒搬运的机械爪

技术领域

本发明涉及基因测序自动流水线试验装置技术领域，具体涉及一种用于试剂盒搬运的机械爪。

背景技术

基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理。基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。

在基因测序过程中，基因存放的试剂盒及96孔板均需要在测序过程中移动，而试剂盒和96孔板的结构和尺寸不同，现有技术中没有出现可以同时满足试剂盒和96孔板搬运的装置，基本通过人工操作搬运，人工搬运的效率低，放置精度也不高，降低了基因检测的效率。

发明内容

本申请提供一种可满足不同尺寸的96孔板和试剂盒搬运的机械爪。

一种实施例中提供一种用于试剂盒搬运的机械爪，包括：

第一装夹装置，包括两个间隔开的第一夹爪；

以及第二装夹装置，包括第二夹爪，第二夹爪可升降的安装在两个第一夹爪之间。

进一步地，第一装夹装置还包括第一支架和第一装夹驱动组件，第一支架包括一个横梁和两个纵梁，两个纵梁的上端对称连接在横梁的两端，每个纵梁的下端安装有一个第一夹爪和一个第一装夹驱动组件，第一装夹驱动组件与第一夹爪连接。

进一步地，第一夹爪包括一对第一夹臂，第一夹臂的下端为夹持端，上端为安装端，第一夹臂的安装端为齿轮结构，齿轮结构的中心可旋转的安装在纵梁的下端，两个夹臂的齿轮结构啮合连接；第一装夹驱动组件包括第一舵机和驱动齿轮，第一舵机安装在纵梁的下端，驱动齿轮安装在第一舵机的输出轴上，驱动齿轮与一个第一夹臂的齿轮结构啮合连接。

进一步地，第一夹臂的夹持端为与试剂盒插槽适配的插杆结构，插杆结构的端部设有防滑部，防滑部为锯齿结构，或者为贴附的防滑垫。

进一步地，第二装夹装置还包括第二支架、升降驱动组件和第二装夹驱动组件，第二支架吊装在横梁的中部下方，升降驱动组件安装在第二支架上，第二装夹驱动组件和第二夹爪可升降的安装在第二支架上，升降驱动组件用于驱动第二装夹驱动组件和第二夹爪的升降。

进一步地，第二支架包括固定板、上移动板、下移动板、安装板、固定杆和导杆，固定板通过若干个固定杆吊装在横梁的中部下方，升降驱动组件安装在固定板上，升降驱动组件的输出端朝下设置，并且升降驱动组件的输出端与上移动板连接，下移动板通过固定杆固定在上移动板的下方，安装板固定在下移动板的下方，第二装夹驱动组件和第二夹爪安装在安装板上，导杆的上端固定安装在横梁上，导杆一次穿过固定板、上移动板和下移动板，上移动板和下移动板可沿导杆上下移动。

进一步地，升降驱动组件包括直线电机和T型螺母，直线电机具有带螺纹的输出轴，直线电机的输出轴与T型螺母适配，直线电机安装在固定板的上表面，T型螺母安装在上移动板的上表面，直线电机的输出轴穿过固定板与T型螺母连接。

进一步地，第二装夹驱动组件包括第二舵机、转动连接杆和传动连接杆，第二舵机安装在竖直设置的安装板上，转动连接杆的中部安装在第二舵机的输出轴上，转动连接杆的两端分别铰接有一个传动连接杆；第二夹爪包括一对第二夹臂，第二夹臂可滑动的安装在安装板的下端，每个第二夹臂的上端与一个传动连接杆铰接。

进一步地，第二夹臂的下端为夹持端，上端为连接端，第二夹臂的夹持端的夹持侧面上与96孔板适配的卡槽，第二夹臂的中部设有滑槽，安装板的下端设有水平的滑轨，第二夹臂通过中部的滑槽可滑动的安装在安装板的滑轨上，第二夹臂的安装端与传动连接杆铰接。

进一步地，第二装夹装置还包括开关组件，开关组件包括零点开关和顶杆，零点开关安装在固定板的上表面，并且零点开关的感应端穿过固定板露出于固定板的下表面，顶杆安装在上移动板上，并且与零点开关的感应端相对设置，顶杆用于触发零点开关响应，零点开关与直线电机信号连接，用于关闭直线电机。

依据上述实施例的机械爪，由于设有间隔开的两个第一夹爪，两个第一夹爪可用于装夹搬运尺寸相对较大的试剂盒，位于中间可升降的第二夹爪可用于装夹搬运尺寸相对较小的96孔板及避让第一夹爪的装夹搬运，从而本机械爪可装夹不同尺寸的试剂盒和96孔板，也可用于装夹其他尺寸的部件，实现了试剂盒和96孔板的自动化搬运，提高了基因测序的效率，并且将第一夹爪和第二夹爪集合在一起，结构紧凑，方便使用。

附图说明

图1为一种实施例中机械爪的结构示意图；

图2为一种实施例中机械爪的结构示意图；

图3为一种实施例中第一夹臂的结构视图；

图4为一种实施例中第二夹爪的结构视图；

图5为一种实施例中机械爪装夹试剂盒的结构示意图；

图6为一种实施例中机械爪装夹试剂盒的结构示意图；

图7为一种实施例中机械爪装夹96孔板的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种用于试剂盒搬运的机械爪，本机械爪集合有两副夹爪，不仅可用于大尺寸的试剂盒搬运，也可用于小尺寸的96孔板搬运，能够装夹搬运不同尺寸的部件。

如图1和图2所示，本实施的机械爪主要包括第一装夹装置1和第二装夹装置2，第二装夹装置2安装在第一装夹装置1上。

第一装夹装置1包括第一支架11、第一装夹驱动组件12和第一夹爪13，第一支架11包括一个横梁111和两个纵梁112，两个纵梁112的上端分别连接在横梁111的上端，横梁111和纵梁112为一体式结构，通过一块板材折弯而成，横梁111和纵梁112也可以为两个部件，通过焊接、螺钉等方式固定在一起。第一夹爪13和第一装夹驱动组件12均具有两个，每个纵梁112的下端安装有一个第一装夹驱动组件12和一个第一夹爪13。

如图1和图3所示，第一夹爪13包括一对第一夹臂131，第一夹臂131的下端为夹持端，上端为安装端，第一夹臂131的夹持端为与试剂盒的插槽适配的插杆结构，插杆结构的端部设有防滑部，防滑部为锯齿结构，或者为贴附的防滑垫，或其他具有防滑作用的结构，第一夹臂131的夹持端可插入到试剂盒的插槽内，通过插杆结构端部的防滑部夹住试剂盒。第一夹臂131的安装端为齿轮结构，具体的，齿轮结构的下端具有向下延伸的连接部，连接部与下端的插杆结构连接。第一夹臂131的安装端通过转轴可旋转的安装在纵梁112的下端，两个第一夹臂131并排安装，两个第一夹臂131通过上端的齿轮结构啮合连接。

第一装夹驱动组件12包括第一舵机121和驱动齿轮122，第一舵机121插装在纵梁112的下端，驱动齿轮122安装在第一舵机121的输出轴上，并且驱动齿轮122与一个第一夹臂131的齿轮结构啮合连接，从而第一舵机121通过驱动齿轮122可驱动两个啮合连接的第一夹臂131的夹持端张开和闭合，以实现装夹。

在其他实施例中，第一夹臂131也可通过其他驱动组件驱动，例如一个第一夹臂131直接安装在舵机的输出轴上，或者通过气缸和齿条带动第一夹臂131旋转装夹。

如图5和图6所示，本实施例中，第一夹臂131位于纵梁112的外侧，两个第一夹爪13之间的间距与试剂盒3两端的插槽31的间距匹配，对于不同尺寸的试剂盒，同一侧上两个插槽31的间距不同，从而第一夹爪13可装夹不同尺寸的试剂盒。

如图1和图2所示，第二装夹装置2包括第二支架21、升降驱动组件22、第二装夹驱动组件23和第二夹爪24，第二装夹装置2整体安装在第一支架11的中间。

具体的，第二支架21包括固定板211、上移动板212、下移动板213、安装板214、固定杆215和导杆216，横梁111的中部具有一个圆形的安装部，横梁111的安装部上设有位于两个同心圆周上的若干安装孔，位于内圈的安装孔用于将整个机械爪安装在机械手臂上，位于外圈的安装孔用于安装第二支架21。固定板211、上移动板212和下移动板213为大小一致的圆板，固定板211通过三根均匀分布在一个圆周上的三个固定杆215固定在横梁111的中部下方，升降驱动组件22安装在固定板211上，并且升降驱动组件22的输出端穿过固定板211朝下设置，上移动板212安装固定在升降驱动组件22的输出端上，下移动板213通过三个均匀分布在同一圆周上的固定杆215固定在上移动板212的下方，安装板214竖直设置，并通过螺钉或螺栓安装在下移动板213的下方。导杆216具有三个，三个导杆216的上端均匀固定在横梁111的外圈的安装孔上，三个导杆216依次穿过固定板211、上移动板212和下移动板213，上移动板212和下移动板213与导杆216为滑动连接，上移动板212和下移动板213可同时沿着导杆216上下滑动。

本实施例中，升降驱动组件22包括直线电机221和T型螺母222，直线电机221具有带螺纹的输出轴，T型螺母222与直线电机221的输出轴适配。直线电机221安装在固定板211的上表面，直线电机221的输出轴朝下穿过固定板211的中心，T型螺母222安装在上移动板212的上表面的中部位置，直线电机221的输出轴延伸至与T型螺母222连接，从而直线电机221输出的旋转运动通过带螺纹的输出轴与T型螺母222转化成上移动板212的升降运动，上移动板212升降过程中带动与之固定的下移动板213和安装板214一同升降移动。

本实施例中，如图1和图4所示，第二装夹驱动组件23和第二夹爪24安装在安装板214上，第二装夹驱动组件23包括第二舵机231、转动杆232和传动连接杆233，第二舵机231插装在安装板214上，转动杆232的中部安装在第二舵机231的输出轴上，转动杆232的两端分别铰接有一个传动连接杆233。第二夹爪24包括一对第二夹臂241，第二夹臂241的下端为夹持端，上端为连接端，第二夹臂241的夹持端的夹持侧面设有与96孔板4厚度匹配的卡槽241a，第二夹臂241的中部设有滑槽241b，滑槽241b的上端具有缩口，安装板214的下端设有滑轨，滑轨与横梁111垂直设置，滑轨的两侧延伸出安装板214，从而两个第二夹臂241通过滑槽241b可滑动的安装在安装板214的滑轨上，每个传动连接杆233远离转动杆232的一端与一个第二夹臂241的上端铰接，从而第二舵机231驱动转动杆232旋转，转动杆232带动两端的传动连接杆233摆动，传动连接杆233再带动第二夹臂241滑动实现装夹。

为了实现升降的自动停止归位，如图2所示，第二装夹装置2还包括开关组件25，开关组件包括零点开关251和顶杆252，零点开关251安装在固定板211的上表面，并且零点开关251的感应端穿过固定板211露出于固定板211的下表面，顶杆252安装在上移动板212的上表面，顶杆252与零点开关251的感应端对应设置，上移动板212上升后，顶杆252将顶靠在零点开关251的感应端上，触发零点开关251，零点开关251与直线电机221信号连接，当零点开关251被触发时，零点开关251将控制直线电机221关闭，使得第二装夹装置2回复停止在初始位置。

为了提高本机械爪的结构强度和减轻重量，部分零件将设置的更厚，部分部件将设置镂空结构，比如横梁111为主要的承重梁，故横梁111设置的更厚，或者横梁的两侧下面设有向下延伸的侧板；纵梁112的下端设置的更大，上端设置的更小，保证下端有足够的位置安装第一装夹驱动组件12和第一夹爪13，上端小则在保证了足够强度的前提下减轻了重量；安装板214上设有通孔，以减少其重量；本实施例的部件可通过有限元分析设计出最优的结构。

本实施例的机械爪的工作原理如下：

(1)如图5和图6所示，试剂盒的装夹搬运：机械手臂驱动机械爪移动至试剂盒3的上端，第一夹臂131下端的插杆结构与试剂盒3的插槽31对齐，机械手臂再驱动第一夹臂131下端的插杆结构插入到试剂盒3的插槽31内；第一舵机121驱动两个第一夹臂131转动夹紧试剂盒3，机械手臂驱动装夹有试剂盒3的机械手移动至指定位置；第一舵机121反转驱动第一夹臂131松开试剂盒3；机械手臂驱动机械爪回复到初始位置等待下一次搬运。

(2)如图7所示，96孔板的装夹搬运：机械手臂驱动机械爪移动至96孔板4的上端，直线电机221驱动第二夹臂241下降至预定位置，该位置96孔板4位于两个第二夹臂241之间；第二舵机231驱动两个第二夹臂241相互靠近移动装夹96孔板4；机械手臂驱动装夹有96孔板4的机械爪移动至指定位置；第二舵机231反转驱动两个第二夹臂241松开96孔板4；直线电机221反转驱动第二夹臂241上升，上升到一定位置时，顶杆252顶靠零点开关251，零点开关251被触发，零点开关251立刻关闭直线电机221；机械手臂驱动机械爪移动至初始位置等待下一次搬运。其中，第二夹臂241的升降动作可与机械手臂驱动机械爪移动可同时进行，以节约装夹搬运的时间。

本实施例提供的机械爪，集合了两幅夹爪，第一夹爪13可用于装夹搬运尺寸相对较大的试剂盒3，位于中间可升降的第二夹爪24可用于装夹搬运尺寸相对较小的96孔板4及避让第一夹爪13的装夹搬运，从而本机械爪可装夹不同尺寸的试剂盒和96孔板4，也可用于装夹其他尺寸的部件，实现了试剂盒3和96孔板4的自动化搬运，提高了基因测序的效率，并且将第一夹爪13和第二夹爪24集合在一起，结构紧凑，方便使用。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，包括：

第一装夹装置，包括两个间隔开的第一夹爪；

以及第二装夹装置，包括第二夹爪，所述第二夹爪可升降的安装在两个所述第一夹爪之间。

2.如权利要求1所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第一装夹装置还包括第一支架和第一装夹驱动组件，所述第一支架包括一个横梁和两个纵梁，两个所述纵梁的上端对称连接在所述横梁的两端，每个所述纵梁的下端安装有一个所述第一夹爪和一个第一装夹驱动组件，所述第一装夹驱动组件与所述第一夹爪连接。

3.如权利要求2所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第一夹爪包括一对第一夹臂，所述第一夹臂的下端为夹持端，上端为安装端，所述第一夹臂的安装端为齿轮结构，所述齿轮结构可旋转的安装在所述纵梁的下端，两个夹臂的齿轮结构啮合连接；所述第一装夹驱动组件包括第一舵机和驱动齿轮，所述第一舵机安装在所述纵梁的下端，所述驱动齿轮安装在所述第一舵机的输出轴上，所述驱动齿轮与一个第一夹臂的齿轮结构啮合连接。

4.如权利要求3所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第一夹臂的夹持端为与试剂盒插槽适配的插杆结构，所述插杆结构的端部设有防滑部，所述防滑部为锯齿结构，或者为贴附的防滑垫。

5.如权利要求2至4中任一项所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第二装夹装置还包括第二支架、升降驱动组件和第二装夹驱动组件，所述第二支架吊装在所述横梁的中部下方，所述升降驱动组件安装在所述第二支架上，所述第二装夹驱动组件和第二夹爪可升降的安装在所述第二支架上，所述升降驱动组件用于驱动所述第二装夹驱动组件和第二夹爪的升降。

6.如权利要求5所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第二支架包括固定板、上移动板、下移动板、安装板、固定杆和导杆，所述固定板通过若干个所述固定杆吊装在所述横梁的中部下方，所述升降驱动组件安装在固定板上，所述升降驱动组件的输出端朝下设置，并且所述升降驱动组件的输出端与所述上移动板连接，所述下移动板通过所述固定杆固定在所述上移动板的下方，所述安装板固定在所述下移动板的下方，所述第二装夹驱动组件和第二夹爪安装在所述安装板上，所述导杆的上端固定安装在所述横梁上，所述导杆一次穿过所述固定板、上移动板和下移动板，所述上移动板和下移动板可沿所述导杆上下移动。

7.如权利要求6所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述升降驱动组件包括直线电机和T型螺母，所述直线电机具有带螺纹的输出轴，所述直线电机的输出轴与所述T型螺母适配，所述直线电机安装在所述固定板的上表面，所述T型螺母安装在所述上移动板的上表面，所述直线电机的输出轴穿过所述固定板与所述T型螺母连接。

8.如权利要求7所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第二装夹驱动组件包括第二舵机、转动连接杆和传动连接杆，所述第二舵机安装在竖直设置的所述安装板上，所述转动连接杆的中部安装在所述第二舵机的输出轴上，所述转动连接杆的两端分别铰接有一个所述传动连接杆；所述第二夹爪包括一对第二夹臂，所述第二夹臂可滑动的安装在所述安装板的下端，每个所述第二夹臂的上端与一个所述传动连接杆铰接。

9.如权利要求8所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第二夹臂的下端为夹持端，上端为连接端，所述第二夹臂的夹持端的夹持侧面上与96孔板适配的卡槽，所述第二夹臂的中部设有滑槽，所述安装板的下端设有水平的滑轨，所述第二夹臂通过中部的滑槽可滑动的安装在所述安装板的滑轨上，所述第二夹臂的安装端与所述传动连接杆铰接。

10.如权利要求7所述的用于试剂盒搬运的机械爪，其特征在于，所述第二装夹装置还包括开关组件，所述开关组件包括零点开关和顶杆，所述零点开关安装在所述固定板的上表面，并且所述零点开关的感应端穿过所述固定板露出于所述固定板的下表面，所述顶杆安装在所述上移动板上，并且与所述零点开关的感应端相对设置，所述顶杆用于触发零点开关响应，所述零点开关与所述直线电机信号连接，用于关闭所述直线电机。

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