CN111532651A - 一种挑管工作站 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种挑管工作站，包括：外壳，所述外壳相对的两侧分别开设有转运桶人工对接口和转运桶自动对接口；平台，位于外壳内，所述平台开设有转运桶对接孔及液氮罐对接孔；转运桶输送机构，位于平台下方，用于接收转运桶人工对接口及转运桶自动对接口输入的转运桶，并将接收的转运桶输送至转运桶对接孔下方；液氮罐，位于平台下方，所述液氮罐的罐口与液氮罐对接孔对接；定位板，用于承载多个样本盒，且固定于液氮罐内，定位板的底面开设有贯通至样本盒底部的挑管避让孔；顶管机构，用于顶出样本盒内的样本试管；转运机械手，用于转运样本盒及样本试管。

Description

一种挑管工作站

技术领域

本公开涉及样本低温挑管设备技术领域，尤其涉及一种挑管工作站。

背景技术

在生物医疗领域，样本冻存设备用于低温存储血液样本、疫苗、菌毒种等等的生物样本，使样本一直处于液氮中以进行长期活性保存。设备中存放有多个样本盒，样本盒内排列存放多个试管，需要存储的样本即在试管中。

目前的冻存设备中，大多是进行样本盒整盒的存入和取出，当需要取出个别试管时，只能将装有该试管的样本盒从设备取出，室温下取出所需的试管，这样会破坏该样本盒中的其他未使用样本。也有个别存储设备兼具挑管功能，将所需的试管从盒中挑出并放到目标样本盒，目标样本盒是专门用于放置需要取出的试管，这样便不会影响其他未使用样本的活性。

但医院或研究所等通常需要通过很多台存储设备存放大量的样本，如果都采用具备挑管功能的冻存设备，不仅成本大大增加，而且对每个设备的利用率难以实现最大化，当目标样本来自多台设备，仍存在如何将各台设备取出的目标样本的试管整合在一起的问题。因此需要研发挑管工作站以完成多台冻存设备的挑管工作，集中挑管。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种挑管工作站。本公开通过转运桶人工对接口和转运桶自动对接口分别接收和送出人工放置的转运桶和通过转运设备自动放置的转运桶；使各冻存设备可通过人工取放和自动取放两种方式与本挑管工作站进行交互。

根据本公开的一个方面，一种挑管工作站，包括：

外壳，所述外壳相对的两侧分别开设有转运桶人工对接口和转运桶自动对接口；

平台，位于外壳内，所述平台开设有转运桶对接孔及液氮罐对接孔；

转运桶输送机构，位于平台下方，用于接收转运桶人工对接口及转运桶自动对接口输入的转运桶，并将接收的转运桶输送至转运桶对接孔下方；

液氮罐，位于平台下方，所述液氮罐的罐口与液氮罐对接孔对接；

定位板，用于承载多个样本盒，且固定于液氮罐内，定位板的底面开设有贯通至样本盒底部的挑管避让孔；

顶管机构，用于顶出样本盒内的样本试管；

转运机械手，用于转运样本盒及样本试管。

本公开的工作原理为：从各冻存设备取出的样本盒放入转运桶，可通过人工和自动转运设备两种方式将转运桶转移至本挑管平台，转运桶经转运桶人工对接口或转运桶自动对接口进入转运桶输送机构，转运桶输送机构将转运桶输送至转运桶对接孔下方；转运机械手将转运桶内的样本盒取出并放至液氮桶内的定位板，然后顶管机构配合转运机械手进行挑管工作；完成挑管的样本盒经转运机械手放入转运桶内，转运桶再经转运桶输送机构从转运桶人工对接口或转运桶自动对接口送出。挑管在液氮罐内完成，环境温度低，可低至零下190℃至零下150℃，从而更能避免生物样本活性降低。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括位于转运桶对接孔正下方的顶升机构；顶升机构用于将转运桶顶升至转运桶对接孔处。

根据本公开的至少一个实施方式，所述转运桶输送机构包括共线设置的人工对接输送机及自动对接输送机；人工对接输送机和自动对接输送机相背离的一端分别对应于转运桶人工对接口和转运桶自动对接口；所述自动对接输送机连接有驱动其沿竖向往复运动的升降驱动装置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述人工对接输送机沿输送方向滑动设置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述自动对接输送机沿输送方向的两端均连接有限位机构。

根据本公开的至少一个实施方式，所述顶管机构包括伸入液氮罐内定位板下方的、用于从样本盒底端顶起试管的试管顶杆，试管顶杆连接有驱动其升降和平移的顶杆驱动装置；顶杆驱动装置包括驱动顶杆升降的Z向升降驱动件、驱动Z向升降驱动件相对平台做平移运动的平移驱动机构；Z向升降驱动件包括与平移驱动机构固定连接的固定座、固定座上的顶管电机、摆杆、在固定座升降滑动设置的Z升降座，试管顶杆固定于Z升降座；Z升降座的一侧具有水平通槽，摆杆的一端固定连接于顶管电机的输出端，另一端转动连接有滚轮，滚轮对应在水平通槽内。

根据本公开的至少一个实施方式，所述定位板具有目标区和挑管区；挑管区开设有多个不同大小的样本盒定位槽一；每个样本盒定位槽一的槽底均开设所述挑管避让孔；目标区开设有至少一个样本盒定位槽二；每个样本盒定位槽二的槽底均开设有样本盒定位槽三。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括固定于平台上的二次定位平台；二次定位平台包括定位结构及夹紧机构；定位结构用于样本盒的定位；夹紧机构用于将样本盒夹紧于定位结构。

根据本公开的至少一个实施方式，所述外壳开设有常温存放口；所述平台开设有与常温存放口连通的常温对接孔；常温对接孔的下方设置有用于承载样本盒的承载板。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：固定在液氮罐内的低温除霜模组；低温除霜模组包括托板、导柱及活动设置在托板上方的压板；托板连接有驱动其沿竖向往复滑动的直线运动驱动单元。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的实施方式的挑管工作站的示意图。

图2是图1所示的挑管工作站另一视角的示意图。

图3是图1所示的挑管工作站省略转运机械手后的示意图。

图4是图1所示的挑管工作站中盒体、承载板及盖板连接的示意图。

图5是图1所示的挑管工作站中承载板的示意图。

图6是图1所示的挑管工作站中转运桶输送机构的示意图。

图7是图1所示的挑管工作站中人工对接输送机的示意图。

图8是图1所示的挑管工作站中升降驱动装置的示意图。

图9是图1所示的挑管工作站中限位的示意图。

图10是图1所示的挑管工作站中定位板及吊架连接的示意图。

图11是图1所示的挑管工作站中开盖机构的示意图。

图12是图1所示的挑管工作站中二次定位平台的示意图。

图13是图12省略基板后的示意图。

图14是图1所示的挑管工作站中低温除霜模组的示意图。

图15是图1所示的挑管工作站中托板的示意图。

图16是图1所示的挑管工作站中顶管机构的示意图。

图17是图16中摆杆二与摆动限位块处的主视图。

附图标记：

100-外壳；101-转运桶人工对接口；102-转运桶自动对接口；103-常温存放口；104-门；

200-平台；201-转运桶对接孔；202-液氮罐对接孔；203-常温对接孔；204-扫码孔；205-承载板；206-盒体；207-盖体；208-磁体；209-样本定位槽一；210-样本定位槽二；211-定位柱；212-盖板；213-伺服电机五；214-转轴；215-滚柱；216-连杆；217-扫码设备。218-转运机械手；

300-转运桶输送机构；301-人工对接输送机；302-底座；303-阻挡块；304-液压缓冲器；305-电磁铁一；306-铁块；307-封板；308-摆臂；309-旋转运动驱动单元；310-限位块；311-滚动体；312-输送机本体；313-伺服滑台；314-伺服电机一；315-连接件；316-滚动件；317-主动同步带轮；318-同步带；319-上板；320-升降板；321-下板；322-丝杠；323-丝杠螺母；324-从动同步带轮；325-导向轴；326-张紧轮；

400-液氮罐；401-液氮罐盖；402-定位板；403-样本盒定位槽一；404-样本盒定位槽二；405-样本盒定位槽三；406-夹块；407-吊架；408-定位杆；409-金属板；410-隔热层；412-挑管避让孔；

500-开盖机构；501-顶板；502-底板；503-电磁铁二；504-定位销；505-支撑柱；506-下台板；507-上台板；508-丝杆；509-丝杆螺母；510-伺服电机二；511-导向杆；512-水平驱动装置；

600-转运桶；601-桶盖；602-铁板；

700-二次定位平台；701-基板；702-定位槽；703-摆块；704-顶升板；705-复位弹簧；706-伺服电机三；707-摆杆一；708-滚子；709-驱动块；710-导杆；

800-低温除霜模组；801-托板；802-压板；803-导柱；804-夹持块；805-插孔；806-导向棒；807-竖板；808-升降体；809-滚珠丝杠；810-伺服电机四；811-常温样本盒定位槽一；812-常温样本盒定位槽二；813-通孔；

900-顶管机构；901-试管顶杆；902-顶杆驱动装置；903-固定座；904-顶管电机；905-摆杆二；906-Z升降座；907-水平通槽；908-滚轮；909-摆动限位块；910-L型段；911-顶尖段；912-滑轨滑块结构；913-Y滑座；914-Y驱动机构；915-电缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

根据本公开的第一实施方式，提供了一种挑管工作站，如图1至图17，包括：

外壳100，所述外壳100相对的两侧分别开设有转运桶人工对接口101和转运桶自动对接口102；

平台200，位于外壳100内，所述平台200开设有转运桶对接孔201及液氮罐400对接孔202；

转运桶输送机构300，位于平台200下方，用于接收转运桶600人工对接口101及转运桶自动对接口102输入的转运桶600，并将接收的转运桶600输送至转运桶对接孔201下方；

液氮罐400，位于平台200下方，所述液氮罐400的罐口与液氮罐400对接孔202对接；

定位板402，用于承载多个样本盒，且固定于液氮罐400内，定位板402的底面开设有贯通至样本盒底部的挑管避让孔412；

顶管机构900，用于顶出样本盒内的样本试管；

转运机械手218，用于转运样本盒及样本试管。

以下给出转运机械手218的几种具体实施方式：

方式一：采用一个机械手，并在该机械手安装夹取机构，夹取机构既可夹取样本盒，又可夹取样本试管，例如在机械手上安装两个夹爪气缸，分别夹取样本盒及样本试管；

方式二：采用一个机械手、两个夹具及快速交换夹具实现，快速交换夹具的机械手侧安装于该机械手，两个夹具分别安装有快速交换夹具的夹具侧，两个夹具分别用于夹取样本盒及样本试管，且均可采用夹爪气缸等现有技术实现；快速交换夹具可采用现有技术实现，例如可采用eins公司生产的OX-SB-B系列的自动型快速交换夹具实现；

方式三：采用两个机械手，两个机械手分别安装有夹取样本盒的夹具和夹取试管的夹具。

以上三种方式中的机械手均可采用现有的三轴机械臂、四轴机械臂或六轴机械臂等多自由度机构实现,例如可采用FANUC公司生产的LR Mate系列机器人实现。

以上给出了本公开的转运机械手218的三种具体结构，可以理解，实际中，本公开的转运机械手218的具体结构并不限于上述三种，只要转运机械手218具有可抓取样本盒及样本试管的夹具，并具有能转运样本盒及样本试管的多自由度机构即可。

转运桶输送机构300可采用皮带输送机、滚筒输送机、倍速链输送机、无杆气缸等现有的输送机实现。

可在平台200下方设置顶升机构，将转运桶600顶至平台200的转运桶对接孔201处，以方便转运机械手218取放转运桶600内的样本盒，可采用以下两种方式实现：

方式一：将顶升机构设置在转运桶对接孔201的正下方，转运桶输送机构300具有避让顶升机构的避让空间，在转运桶600输送至转运桶对接孔201的正下方时，顶升机构直接将转运桶600顶升。顶升机构可以采用气缸、油缸、螺旋升降机等现有技术中驱动顶升平台200作直线运动的机构实现；例如可采用力姆泰克公司生产的SLA系列圆箱体普通丝杠322螺旋升降机实现。

方式二：顶升机构同时顶起转运桶600和转运桶输送机构300，具体地，所述转运桶输送机构300包括共线设置的人工对接输送机301及自动对接输送机；人工对接输送机301和自动对接输送机相背离的一端分别对应于转运桶人工对接口101和转运桶自动对接口102；所述自动对接输送机连接有驱动其沿竖向往复运动的升降驱动装置。一方面，可将人工对接输送机301设置得较低，便于人工放置较重的转运桶600，然后利用升降驱动装置升降自动对接输送机，使自动对接输送机与人工对接输送机301对接，接收人工对接输送机301上的转运桶600；另一方面，升降驱动装置可将自动对接输送机及自动对接输送机上的转运桶600顶升至转运桶对接孔201处，便于转运机械手218抓取转运桶600内的样本盒；并且实现人工对接输送机301和自动对接输送机共用同一顶升机构，即升降驱动装置，节省空间。

人工对接输送机301及自动对接输送机均可采用皮带输送机、滚筒输送机、倍速链输送机、无杆气缸等现有的输送机实现，在本实施例中，人工对接输送机301及自动对接输送机均采用双列皮带输送机实现，例如可采用MISUMI公司销售的GVTWNU系列输送机实现。

升降驱动装置可采用螺旋升降机等现有技术实现。在本实施例中，升降驱动装置包括主动同步带轮317、同步带318及从上至下依次设置的上板319、升降板320和下板321；上板319开设有避让转运桶600的避让孔；上板319和下板321均固定在平台200下方；上板319和下板321之间设置有两个竖向的丝杠322；每个丝杠322的上下两端均分别转动支承于上板319和下板321，每个丝杠322均螺纹配合有丝杠螺母323，每个丝杠322的下端均固定有从动同步带轮324；主动同步带轮317及两个从动同步带轮324均位于下板321下方；主动同步带轮317连接有驱动其旋转的伺服电机一314；同步带318包绕在主动同步带轮317及两个从动同步带轮324外；多个丝杠螺母323均固定于升降板320，自动对接输送机固定于升降板320。伺服电机一314驱动主动同步带轮317旋转，再通过同步带318驱动两个从动同步带轮324及两个丝杠322旋转，从而驱动升降板320及自动对接输送机升降；自动对接输送机的重心位于两个丝杠322之间，升降更加平稳。在此基础上，还包括四个导向轴325，四个导向轴325的上下两端分别固定于上板319和下板321，四个导向轴325皆与升降板320滑动配合，通过四个导向轴325对升降板320进行导向，使升降板320运动更加平稳。在本实施例中，主动同步带轮317两侧均设有张紧轮，两个张紧轮均位于两个从动同步带轮324之间，且均转动支承于下板321；两张紧轮326均位于同步带318外，且均与同步带318外切。通过设置两张紧轮326，确保同步带318于主动同步带轮317的包角，避免为减小包角将主动同步带轮317设置在相对两从动同步带轮324中心连线更远处，从而节省空间。

在本实施例中，所述人工对接输送机301沿输送方向滑动设置。输送方向是指人工对接输送机301及自动对接输送机的共线方向。人工对接输送机301滑动设置，可将人工对接输送机301抽出至外壳100外，在放置转运桶600，增大了放置转运桶600的放置空间，操作极为便利。

在平台200下方固定有底座302，人工对接输送机301通过导轨滑块结构与底座302滑动连接。在此基础上，在底座302沿输送方向的两端均固定有阻挡块303，以避免人工对接输送机301滑出底座302。在此基础上，底座302靠近自动对接输送机的一端固定有电磁铁一305，人工对接输送机301固定有能被电磁铁一305吸附的铁块306，从而在将人工对接输送机301推入外壳100内时，将人工对接输送机301固定于底座302，避免因冲击导致人工对接输送机301与自动对接输送机之间间隙过大，进而导致转运桶600掉落。在此基础上，电磁铁一305两侧均设置有液压缓冲器304，两液压缓冲器304均固定于底座302，且均与铁块306对应，从而减小人工推入人工对接输送机301时的冲击。

在本实施例中，人工对接输送机301朝向转运桶人工对接口101的一端固定有封住转运桶人工对接口101的封板307，从而在将人工对接输送机301推入外壳100内时，利用封板307封住转运桶人工对接口101，减少外壳100外的空气进入外壳100内的量，从而很好的保护了样本的低温环境。

在本实施例中，所述自动对接输送机沿输送方向的两端均连接有限位机构。通过两个限位机构对自动对接输送机上的转运桶600进行定位，确保顶升后，转运桶600能对准转运桶对接孔201。限位机构可采用阻挡气缸等现有技术实现，在本实施例中，限位机构包括摆臂308及驱动摆臂308摆动的旋转运动驱动单元309。通过旋转运动驱动单元309驱动摆臂308转动进行阻挡限位，使摆臂308具有沿输送方向及竖向两个方向的移动距离，与直接顶升阻挡限位相比，可避免在阻挡限位时，将转运桶600顶起；同时，与直接顶升阻挡相比，两个摆臂308可夹住转运桶600，定位精度更高。在此基础上，所述摆臂308具有原点位及终点位；原点位及终点位均固定有限位块310。通过设置限位块310，可提高摆臂308运动到原点位及终点位的重复精度。在本实施例中，两限位块310一体成型。在此基础上，所述摆臂308的一端为固定端，另一端为自由端；摆臂308的固定端固定于旋转运动驱动单元309的输出端；摆臂308的自由端转动连接有滚动体311；滚动体311的转动轴线与摆臂308的摆动轴线平行。通过设置滚动体311，将摆臂308与转运桶600之间的滑动摩擦转化为滚动体311与转运桶600之间的滚动摩擦，从而避免划伤转运桶600的外表面。

在本实施例中，自动对接输送机包括输送机本体312及驱动输送机本体312沿输送方向往复运动的直线运动驱动机构，从而可通过直线运动驱动机构将输送机本体312伸出外壳100外与转运桶转运设备对接。输送机本体312可采用皮带输送机、滚筒输送机、倍速链输送机、无杆气缸等现有的输送机实现，在本实施例中，输送机本体312采用双列皮带输送机实现。

直线运动驱动机构可采用伸缩缸、曲柄滑块机构等现有技术中能驱动输送机本体312沿输送方向作直线运动的机构实现。在本实施例中，直线运动驱动机构包括伺服滑台313、导轨滑块结构及随动结构；伺服滑台313及导轨滑块结构并列设置在输送机本体312垂直输送方向的两侧；伺服滑台313固定于升降板320，伺服滑台313的滑板及随动结构分别固定于输送机本体312沿输送方向的两端；随动结构包括连接件315及转动连接在连接件315上的滚动件316；连接件315固定于输送机本体312，滚动件316的滚动方向与输送方向重合。通过设置随动结构，可避免输送机本体312悬置，进而避免伺服滑台313承受弯矩，进而延长伺服滑台313的使用寿命；通过设置滚动件316，可减少随动结构的运动摩擦，从而可减小伺服滑台313的驱动力。

在本实施例中，转运桶自动对接口102封盖有门104，以减少外壳100外的空气进入外壳100内，很好的保护了样本的低温环境。门104可以是平开门104或滑移门104；在本实施例中，门104为滑移门104，在此基础上，门104可连接如气缸等直线驱动件，以驱动门104开闭转运桶自动对接口102。

为减少转运桶600内的液氮挥发，会在转运桶600的桶口封盖有桶盖601，为将转运桶600内的样本盒取出，需要先将桶盖601打开。为此，在本实施例中，平台200上固定有用于打开位于转运桶对接孔201处的转运桶600的桶盖601的开盖机构500。开盖机构500可采用现有的机械手，该机械手安装有抓取桶盖的夹具。在本实例中，开盖机构500包括升降架、驱动升降架沿竖向往复滑动的升降机构及驱动升降机构沿水平方向往复滑动的水平驱动装置512；升降架包括顶板501、底板502、电磁铁二503、两定位销504及多个支撑柱505；顶板501固定于升降机构的输出端；多个支撑柱505的上下两端均分别固定于顶板501和底板502；电磁铁二503及两定位销504均位于底板502的下方，且电磁铁二503及两定位销504均连接于底板502。两定位销504用于与固定于桶盖601的铁板602上的两定位销504孔配合定位，电磁铁二503用于吸附铁板602；先用升降机构提起桶盖601，再用水平驱动装置512将桶盖601移离转运桶对接孔201，从而完成转运桶600的开盖工作。

升降机构及水平驱动装置512均可采用滑台、单轴机械手等现有技术实现。在本实施例中，水平驱动装置512采用单轴机器人实现。升降机构包括下台板506、上台板507、伺服电机二510、丝杆508、丝杆螺母509、多个导向杆511及分别与多个导向杆511滑动配合的多个衬套；下台板506固定于水平驱动装置512的输出端；多个导向杆511的上下两端均分别固定于下台板506和上台板507；丝杆螺母509及多个衬套均固定于顶板501；丝杆508竖直设置，且与丝杆螺母509螺纹配合，丝杆508的一端固定于伺服电机二510的输出端；伺服电机二510固定于下台板506或上台板507。

顶管机构900可采用现有技术实现，例如可才定位板402下方安装多个顶升气缸，每个顶升气缸均对应样本盒的一个样本试管。在本实施例中，所述顶管机构900包括伸入液氮罐400内定位板402下方的、用于从样本盒底端顶起试管的试管顶杆901，试管顶杆901连接有驱动其升降和平移的顶杆驱动装置902；顶杆驱动装置902包括驱动顶杆升降的Z向升降驱动件、驱动Z向升降驱动件相对平台200做平移运动的平移驱动机构；Z向升降驱动件包括与平移驱动机构固定连接的固定座903、固定座903上的顶管电机904、摆杆二905、在固定座903升降滑动设置的Z升降座906，试管顶杆901固定于Z升降座906；Z升降座906的一侧具有水平通槽907，摆杆二905的一端固定连接于顶管电机904的输出端，另一端转动连接有滚轮908，滚轮908对应在水平通槽907内。平移驱动机构带动Z向升降驱动件进行X和Y两个方向的移动，通过摆杆二905转动带动滚轮908在水平通槽907中移动，进而带动Z升降座906沿Z向升降移动，即实现Z向的移动，从而实现试管顶杆901移动至任意位置后上升，将上方样本盒内的所需试管顶起。顶杆驱动装置902安装在平台200上，方便维护。

试管顶杆901可包括L型段910和顶尖段911，顶尖段911可拆卸连接在L型段910下部的一端，L型段910的上端固定连接于Z升降座906。即通过L型段910下端与顶尖段911形成了下部的U形，便于顶起试管，也方便顶尖段911的维护更换。

Z升降座906与固定座903之间设置Z向的滑轨滑块结构912，即为现有技术中的滑轨与滑块的滑动配合结构，限制和导向Z升降座906的升降。平移驱动机构可采用现有的如两轴机械臂等两自由度的直线驱动器件。本实施例采用的平移驱动机构包括沿Y方向滑动设置的Y滑座913和驱动其沿Y方向滑动的Y驱动机构914；固定座903沿X方向滑动设置在Y滑座913上，固定座903连接有驱动其沿X方向滑动的X驱动机构；实现了固定座903的X和Y两方向的平移。X驱动机构可采用电缸915，电缸915的缸体与固定座903之间可设置滑轨滑块结构912，通过电缸915带动固定座903的滑动，同时利用电缸915的缸体安装滑轨滑块结构912，不仅节省空间，还兼具导向作用，而且如此设置的结构稳定性好，刚性好，固定座903可呈倒L形，一端固定安装于电缸915的活塞杆，另一端安装于滑轨滑块结构912上。Y驱动机构914可采用现有技术中的线性模组或其他直线驱动元器件。

摆杆二905外的一侧设置有固定于固定座903的摆动限位块909，摆动限位块909的上下两端分别与摆杆二905转动行程的上下两端相对应。即用于限定摆杆二905只转动半圈，通过摆杆二905在半圈内的正反转来带动试管顶杆901的升降，这样其在上下行程的终点为死点，在死点不会因为自重或其他升降方向上的外力作用下而使行程终点的位置发生移动，避免顶管过程中的试管掉落及顶管位置偏差；而且通过正反转的摆杆二905运动，在顶管动作循环之间，行程误差不会累加，相较于朝一个方向旋转摆动，很好的避免了累积误差。

在本实施例中，所述定位板402具有目标区和挑管区；挑管区开设有多个不同大小的样本盒定位槽一403；每个样本盒定位槽一403的槽底均开设所述挑管避让孔412；挑管避让孔412使样本盒的试管底部露出，方便顶管机构900将试管从底部顶起；目标区开设有至少一个样本盒定位槽二404；每个样本盒定位槽二404的槽底均开设有样本盒定位槽三405。通过样本盒定位槽一403、样本盒定位槽二404及样本盒定位槽三405分别承载待挑管样本盒和目标样本盒，以便转运机械手218从待挑管样本盒中精确夹取试管、并放入目标样本盒中；通过在样本盒定位槽二404的槽底开设样本盒定位槽三405，可在定位板402的同一位置分别放置两种规格的样本盒，提高本公开的通用性。样本盒定位槽二404及样本盒定位槽皆可开设多个，其中一个样本盒定位槽二404或样本盒定位槽三405用于承载目标样本盒，而其余的样本盒定位槽二404和样本盒定位槽三405用于承载下一个待挑管样本盒或目标样本盒，即作为周转位置，效率高。定位板402上可以固定向上延伸的吊架407，用于安装定位板402，吊架407固定连接于平台200，使定位板402悬挂安装在液氮罐400内，结构简单，方便设置和维护。

本实施例中的挑管工作站还包括固定于平台200上的二次定位平台700；二次定位平台700包括定位结构及夹紧机构；定位结构用于样本盒的定位；夹紧机构用于将样本盒夹紧于定位结构。为利于顶管及挑管，定位板402上的样本盒定位槽一403、样本盒定位槽二404及样本盒定位槽三405与样本盒之间的间隙小，因此通过二次定位平台700对从转运桶600内取出的样本盒进行精定位，便于转运机械手218将样本盒放入样本盒定位槽一403、样本盒定位槽二404及样本盒定位槽三405。定位结构可采用定位板402、定位销504等现有技术实现，在本实施例中，定位结构包括固定于平台200上的基板701，基板701上分别开设有两个不同大小定位槽702，以对应不同规格的样本盒，每个定位槽702相邻且垂直的两个侧壁作为样本盒的精定位基准；夹紧机构用于将样本盒夹紧于定位槽702的两精定位基准。夹紧机构可采用气缸等现有技术实现，在本实施例中，夹紧机构包括多个摆块703、顶升板704及驱动顶升板704上下移动的顶升驱动机构；顶升板704位于基板701的下方，多个摆块703均转动连接于基板701，且多个摆块703分别与定位槽702的两精定位基准相对，每个摆块703的下端均位于基板701的下表面与顶升板704的上表面之间；每个摆块703与基板701之间均分别设置有复位弹簧705。复位弹簧705为压缩弹簧，用于驱动摆块703夹紧样本盒。每个摆块703均呈V型，且开口均朝向样本盒；顶升板704上升，带动摆块703压缩复位弹簧705，从而打开样本盒。顶升驱动机构可采用气缸等直线驱动件实现。在本实施例中，顶升驱动机构包括滑动导向结构一、伺服电机三706、摆杆一707、滚子708及驱动块709；伺服电机三706固定于基板701；摆杆一707的两端分别与伺服电机三706的输出端及滚子708连接；驱动块709固定于顶升板704，驱动块709沿水平方向开设有长条孔；滚子708位于长条孔内。滑动导向结构一可采用直线滚动导轨等现有技术实现，在本实施例中，滑动导向结构一为多个导杆710，导杆710的上端固定于基板701，导杆710的下端贯穿顶升板704。

在本实施例中，所述外壳100开设有常温存放口103；所述平台200开设有与常温存放口103连通的常温对接孔203；常温对接孔203的下方设置有用于承载样本盒的承载板205。承载板205用于承载常温样本盒，承载样本盒可固定在平台200下方。在本实施例中，承载板205外罩有盒体206，盒体206顶部开设有与常温对接孔203对应的开口一，盒体206朝向外壳100的一侧开设有的开口二，开口二与常温存放口103为一体；盒体206固定于平台200下方；承载板205通过现有的滑块滑槽结构滑动连接于盒体206；承载板205沿水平方向滑动。在此基础上，承载板205的一端固定有封盖有常温存放口103的盖体207，以很好的保护样本的低温环境。在此基础上，盒体206的开口二处固定有吸附盖体207的磁体208；利用磁体208吸附盖体207，可确保承载板205在盒体206内的位置准确，且重复性好。在此基础上，承载板205的顶面开设有多个样本定位槽一209，每个样本定位槽一209的槽底均开设有样本定位槽二210，从而在承载板205的同一位置可分别放置两种不同规格的常温样本盒。

在本实施例中，常温对接孔203上封盖有盖板212；盖板212连接有驱动其开闭常温对接孔203的盖板212开闭机构。从而更好的保护平台200上方的低温环境。盖板212开闭机构可为升降开闭机构，也可为旋转开闭机构，在本实施例中，盖板212开闭机构包括伺服电机五213、转轴214、两滚柱215及两连杆216；转轴214转动支承于盒体206，转轴214的一端固定于伺服电机五213的输出端；伺服电机五213固定于盒体206；两连杆216均位于盒体206内，且两连杆216的一端分别固定于转轴214的两端，两连杆216的另一端均开设有腰型孔；两滚柱215分别位于两腰型孔内，且两滚柱215均与盖板212转动连接；盖板212的一侧转动连接于平台200。

本实施中的挑管工作站还包括：固定在液氮罐400内的低温除霜模组800；低温除霜模组800包括托板801及活动设置在托板801上方的压板802；托板801连接有驱动其沿竖向往复滑动的直线运动驱动单元。将常温样本盒放在托板801上，再将压板802放在常温样本盒上，最后直线运动驱动单元驱动托板801、常温样本盒及压板802浸入液氮中，从而将常温样本盒快速冷冻，避免直接将常温样本盒放入冻存设备引起常温样本盒结霜的问题，同时也能避免直接将常温样本盒放入冻存设备影响其他样本的活性。设置压板802将常温样本盒中样本试管压住，利用压板802的重力避免浸入液氮后，样本试管浮起的问题。可在压板802上穿设多个导柱803，多个导柱803的下端均固定于托板801，以避免压板802掉落。在本实施例中，压板802上分别固定有两个相对的夹持块804，两夹持块804相背离的一侧均开设有水平方向的插孔805；从而可通过转运机械手218夹取压板802，并将压板802放在常温样本盒上。在此基础上，托板801的顶面开设有常温样本盒定位槽一811，常温样本盒定位槽一811的槽底开设有常温样本盒定位槽二812，从而使托板801可分别放置两种不同规格的常温样本盒，提高通用性；在此基础上，常温样本盒定位槽二812的槽底开设有通孔813，一方面通孔813具有减重的作用，另一方面，液氮能经通孔813进入常温样本盒底部。

直线运动驱动单元可采用伺服电动滑台、KK模组、单轴机器人、无杆气缸等现有技术实现，在本实施例中，直线运动驱动单元包括竖板807、伺服电机滚珠丝杠809结构、滑动导向结构二及升降体808；升降体808通过伺服电机滚珠丝杠809结构及滑动导向结构二与竖板807连接；托板801固定于升降体808。滑动导向结构二包括两个均沿竖向设置在竖板807上的导向棒806；每个导向棒806的两端皆固定于竖板807；升降体808分别开设有与两导向棒806滑动配合的导向棒806孔；伺服电机滚珠丝杠809结构包括伺服电机四810及滚珠丝杠809；滚珠丝杠809竖向设置，滚珠丝杠809的一端通过联轴器连接于伺服电机四810的输出端，滚珠丝杠809靠近伺服电机四810的一端通过轴承转动支承在竖板807上；滚珠丝杠809的另一端与升降体808螺纹连接，伺服电机四810带动滚珠丝杠809转动，从而驱动升降体808上下移动。

本实施例中的挑管平台200还包括封盖液氮罐400对接孔202的液氮罐盖401，以更好的保证液氮罐400内的深低温挑管环境。液氮罐400的上表面分别固定有两个相对的夹块406，两个夹块406相背离的一侧均开设有水平方向的插入孔，两个夹块406的间距与两个夹持块804的间距相等，从而在挑管时，可利用转运机械手218将液氮罐盖401至平台200上，在挑管完成后，再将液氮罐盖401封盖柱液氮罐400对接孔202。液氮罐盖401可包括金属板409及固定于金属板409底部的隔热层410，金属板409的外边沿凸出于隔热层410，隔热层410与液氮罐400对接孔202相匹配。平台200上可安装有位于液氮罐400对接孔202外围的密封圈，液氮罐盖401封住液氮罐400对接孔202后，金属板409压紧密封圈，隔热层410在液氮罐400对接孔202中，实现液氮罐400对接孔202的封闭隔热。在此基础上，在本实施例中，平台200上固定有至少两个定位柱211，金属板409开设有多个分别与定位柱211定位配合的定位柱211孔；从而对液氮罐盖401进行定位，便于转运机械手218抓取。在此基础上，金属板409的顶面固定有至少两个定位杆408，压板802开设有多个分别与多个定位杆408定位配合的定位杆408孔，从而在压板802不使用时，将压板802放置在金属板409上，便于转运机械手218抓取，且节省空间。

在本实施例中，平台200还开设有扫码孔204，扫码孔204的正下方固定有扫码设备217，以对样本盒及样本试管进行扫码操作，确认样本盒及样本试管的信息。扫码设备217可采用CCD或扫描枪等现有技术实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种挑管工作站，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳相对的两侧分别开设有转运桶人工对接口和转运桶自动对接口；

平台，位于外壳内，所述平台开设有转运桶对接孔及液氮罐对接孔；

转运桶输送机构，位于平台下方，用于接收转运桶人工对接口及转运桶自动对接口输入的转运桶，并将接收的转运桶输送至转运桶对接孔下方；

液氮罐，位于平台下方，所述液氮罐的罐口与液氮罐对接孔对接；

定位板，用于承载多个样本盒，且固定于液氮罐内，定位板的底面开设有贯通至样本盒底部的挑管避让孔；

顶管机构，用于顶出样本盒内的样本试管；

转运机械手，用于转运样本盒及样本试管。

2.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，还包括位于转运桶对接孔正下方的顶升机构；顶升机构用于将转运桶顶升至转运桶对接孔处。

3.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，所述转运桶输送机构包括共线设置的人工对接输送机及自动对接输送机；人工对接输送机和自动对接输送机相背离的一端分别对应于转运桶人工对接口和转运桶自动对接口；所述自动对接输送机连接有驱动其沿竖向往复运动的升降驱动装置。

4.如权利要求3所述的挑管工作站，其特征在于，所述人工对接输送机沿输送方向滑动设置。

5.如权利要求3或4所述的挑管工作站，其特征在于，所述自动对接输送机沿输送方向的两端均连接有限位机构。

6.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，所述顶管机构包括伸入液氮罐内定位板下方的、用于从样本盒底端顶起试管的试管顶杆，试管顶杆连接有驱动其升降和平移的顶杆驱动装置；顶杆驱动装置包括驱动顶杆升降的Z向升降驱动件、驱动Z向升降驱动件相对平台做平移运动的平移驱动机构；Z向升降驱动件包括与平移驱动机构固定连接的固定座、固定座上的顶管电机、摆杆、在固定座升降滑动设置的Z升降座，试管顶杆固定于Z升降座；Z升降座的一侧具有水平通槽，摆杆的一端固定连接于顶管电机的输出端，另一端转动连接有滚轮，滚轮对应在水平通槽内。

7.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，所述定位板具有目标区和挑管区；挑管区开设有多个不同大小的样本盒定位槽一；每个样本盒定位槽一的槽底均开设所述挑管避让孔；目标区开设有至少一个样本盒定位槽二；每个样本盒定位槽二的槽底均开设有样本盒定位槽三。

8.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，还包括固定于平台上的二次定位平台；二次定位平台包括定位结构及夹紧机构；定位结构用于样本盒的定位；夹紧机构用于将样本盒夹紧于定位结构。

9.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，所述外壳开设有常温存放口；所述平台开设有与常温存放口连通的常温对接孔；常温对接孔的下方设置有用于承载样本盒的承载板。

10.如权利要求1所述的挑管工作站，其特征在于，还包括：固定在液氮罐内的低温除霜模组；低温除霜模组包括托板、导柱及活动设置在托板上方的压板；托板连接有驱动其沿竖向往复滑动的直线运动驱动单元。

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