CN111563714A - 一种智能化转运存取库及操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化转运存取库，包括保温缓冲模块、样本存储模块、转运存取模块、样本交接模块和样本管理模块，保温缓冲模块包括保温库房和温控设备；样本存储模块置于保温库房内部，可根据需求安装样本容纳箱；转运存取模块置于保温库房内，与样本存储模块搭配安装、使用；样本交接模块为独立的空间，可安装在保温库房内侧或者外侧，连接保温库房与外部；样本管理模块安装在保温库房前端外侧。同时本发明公开了一种用于智能化自动转运存取库的操控方法，该方法配合各装置的操控系统，控制各装置运行实现样本自动化存取。本发明有利于减少对工作人员的依赖，能够提高工作效率；有利于全方位存储样本，使样本能够长时间保持鲜活程度，减少存储成本。

Description

一种智能化转运存取库及操控方法

技术领域

本发明涉及生物样本存储技术领域，具体涉及一种智能化转运存取库及智能化自动转运存取的操控方法。

背景技术

近年来立体全自动化冷库越来越多的受到市场的关注与青睐，大型全自动化冷库建设可以充分的解决土地资源紧张的环境，减小操作的复杂性，有利于整体样本管理与规划。在现有技术在，传统的生物样本库在生物样本存入和提取的过程中通常采用手动的操作方式，导致生物样本库的转运存取容易操作失误，记录数据错误，大量数据样本转运存取工作周期较长，寻找繁琐，自动化程度较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有背景技术存在的不足，提供一种智能化转运存取库及智能化自动转运存取的操控方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能化转运存取库，包括保温缓冲模块、至少一个样本存储模块、转运存取模块、样本交接模块和样本管理模块。保温缓冲模块包括保温库房和温度调控设备，保温库房前端设有出入口、观察窗和样本交接窗口；温度调控设备至少配置两个独立的制冷机组，制冷机组上安装控制器。

样本存储模块置于保温库房内部，每个样本存储模块设有多组存储单元，每个存储单元包括样本容纳箱、温度监控器和制冷系统，每个样本容纳箱内分多个单元格。

转运存取模块置于保温库房内，与样本存储模块配合使用，用于转运、存取样本。

样本交接模块为独立的空间，安装在样本交接窗口处，与样本交接窗口相通，包括环境交换器、抓取机构、拍摄扫描机构、样本存取窗口和样本台；环境交换器连接库内环境、交接模块内环境和库外环境，用以变换样本交换模块内的存在环境；拍摄扫描机构连接外部的样本管理模块。

样本管理模块安装在保温库房前端外侧，包括显示器、控制器和数据库管理系统，控制整个智能化转运存取的过程运行。

进一步地，所述温度调控设备中制冷机组之间相互独立控制且具有联动性；保温库房内部还安装有内部照明设备和独立除湿设备。

进一步地，所述样本容纳箱为立式箱体，样本容纳箱设有自动开关的箱门和锁紧机构，箱门和锁紧机构上分别安装控制器。转运存取模块为立式结构，与立式箱体相对应，通过平行抽拉存取样本，包括运行轨道、移动支撑台、操作台、托盘和夹取装置，所述运动轨道安装在保温库房内，位于立式箱体的箱门侧，延伸至样本交换模块，运行轨道上安装移动支撑台，移动支撑台上安装操作台，操作台上安装有托盘，托盘左右两端可接触样本容纳箱，托盘前安装夹取装置。

进一步地，所述样本容纳箱为卧式箱体，卧式箱体相邻依次排列。所述转运存取模块为横式结构，与卧式箱体相对应，通过竖直提拉存取样本，包括运行轨道、横臂和夹取装置，两条运行轨道安装在样本存储模块两侧，横臂安装在运行轨道上，可沿轨道滑动；横臂下侧设有滑轨，夹取装置安装在横臂滑轨上。

进一步地，所述样本存储模块可以为场地要求容纳范围内的多个样本存储模块。

进一步地，所述样本交接模块可以置于保温库房内，也可以置于保温库房外。

进一步地，所述样本管理模块留有样本数据库第三方接口，实现在LIMS里面完成对样本出入库到信息追踪的所有操作。

优选地，所述样本容纳箱的箱体内填充聚氨酯发泡保温材料。

进一步地，一种智能化转运存取库还包括样本存储系统、转运存取系统、样本交接系统和样本管理系统；所述样本存储系统包括样本存储编码系统、箱门控制系统和锁紧系统，样本交接系统包括信息录入系统、环境交换系统和窗口控制系统，所述样本管理系统连接各系统，操控和监控总流程的运行。

本技术方案还涉及一种用于智能化自动转运存取库的操控方法，所述方法包括以下流程：存储时，样本交接模块中的样本存取窗口打开，将样本放入样本交接室，关闭样本存取窗口，抓取机构抓取样本使样本置于拍摄范围，拍摄扫描机构进行样本信息采集，录入样本管理系统，然后环境交换器将室内环境装换为库内环境，样本交接窗口打开，抓取机构将样本放在样本台上；转运存取模块运行到样本台，夹取装置将样本放入托盘，由控制系统控制移动到对应位置；样本存储模块中的样本容纳箱箱门打开，托盘移动到相应单元格，夹取装置将样本放入，样本存储编码系统录入样本存储位置信息，与样本管理系统中样本信息相对应，箱门关闭、锁紧，各装置复位。

取样时，打开样本管理模块中的显示器，录入样本信息寻找样本，转运存取系统控制转运存取模块移动到相对应的存储模块，箱门开启，托盘移动到样本容纳箱内对应单元格，夹取装置将样本抽取到托盘中，转运存取模块移动到样本台，夹取装置将样本放在样本台上，样本交接窗口打开，抓取机构将样本抓入样本交接室，样本交接窗口关闭，拍摄扫描机构进行样本信息对比，录入样本管理系统，环境交换器将室内环境转换为库外环境，样本存取窗口打开，样本取出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明有利于完成智能化自动转运存取生物样本，减少对工作人员的依赖，使样本鲜活程度保存更好；能够实现生物样本的自动化存、取、筛查等，减少生物样本数据的人为录入，提高转运存取的安全性、可靠性和便捷性；能够实现生物样本的自动化存储管理工作，大大提高运行效率，缩短人工操作费时费力；每个存储模块可独立运行，减少故障时刻对整体的存储影响，便于修理和维护。

附图说明

图1是本发明的结构简易图；

图2是本发明中的样本存储模块与转运存取模块；

图3是本发明中样本存储模块结构图；

图4是本发明中转运存取模块结构图；

图5是本发明为卧式结构的俯视图；

图6是本发明存储样本流程图；

图7是本发明取走样本流程图；

图中：1、保温缓冲模块，2、样本存储模块，3、转运存取模块，4、样本交接模块，5、样本管理模块；

21、样本容纳箱，22、箱门，23、样本单元格，

31、移动支撑台，32、操作台，33、机械臂，34、机械手，35、托盘，36、运行轨道。

具体实施方式

需要注意的是，在本发明中，术语如“上”、“下”、“前”、“后”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，只是为了便于叙述本发明各部件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1，

如图1所示，一种智能化转运存取库，包括保温缓冲模块1、样本存储模块2、转运存取模块3、样本交接模块4和样本管理模块5。保温缓冲模块1包括保温库房和温度调控设备，所述保温库房为密封结构，保温库房前端设有出入口、观察窗和样本交接窗口，出入口进行密封处理，主要用于保温库房内设备及模块的初期安装和后期维护；观察窗位于保温库房前端的中间部分，四周与墙体用密封胶密封，样本交接窗口为可自动开合的窗口。温度调控设备至少配置两个独立的制冷机组，制冷机组的主机安装在保温库房外侧，制冷机组上安装控制器，可相互独立运作且具有联动性，当一台制冷机组故障时另一台机组可通过判定自行启动。同时，保温缓冲模块1的保温库房内还安装有内部照明设备和独立除湿设备。

样本存储模块2置于保温缓冲模块1的保温库房内部，根据客户需求可设有多组样本存储模块2，最小单元为一个样本存储模块2，最大单元为场地要求容纳范围内的多个样本存储模块2。如图3所示，样本存储模块2主要由样本容纳箱21组成，样本容纳箱21的箱体填充聚氨酯发泡保温材料，样本容纳箱21内分为多个单元格23，每个单元格23都进行位置编码，录入样本管理系统，样本容纳箱21上还安装有温度监控器，实时监控每个样本容纳箱21的内部温度，确保样本储存的稳定性。

转运存取模块3置于保温缓冲模块1的保温库房内部，与样本存储模块2配合使用。

结合图1至图4，所述样本存储模块2中样本容纳箱21为立式箱体，样本容纳箱21上设有自动开关的箱门22和锁紧机构，样本容纳箱21分列安装在保温库房内，箱门相对，中间空出转运存取模块3的空间。所述转运存取模块3采用立式结构，包括运行轨道36、移动支撑台31、操作台32、托盘35和夹取装置，夹取装置包括机械臂33和机械手34，运动轨道36安装在保温库房内，位于立式箱体两排之间，延伸至样本交接模块4，运行轨道36上方安装移动支撑台31，移动支撑台31呈L型，底面设有对应的轨道槽，移动支撑台31的竖直板上设有滑轨；操作台32安装在移动支撑台上，左端设有滑轨槽与滑轨相适配，可沿滑轨上下运动；操作台32上安装有托盘35，托盘35左右两端可接触样本容纳箱21，托盘35右侧安装机械臂33，机械臂33末端安装机械手34。同样，立式结构的转运存取模块3也可采用现有技术中的移动、夹取等装置，完成样本的转运、夹取和存储。

样本交接模块4为独立的空间，安装在样本交接窗口处，可以置于保温库房内，也可以置于保温库房外。样本交接模块4为样本交接室，包括环境交换器、抓取机构、拍摄扫描机构、样本存取窗口和样本台；环境交换器安装在样本交换模块4的顶部，连接库内环境、交接模块内环境和库外环境，用以变换样本交换模块4内的环境；抓取机构安装在样本交接模块4顶部，包括机械臂和机械手；拍摄扫描机构位于样本台上方，连接外部的样本管理模块5，将扫描拍摄的信息录入样本管理系统。

样本管理模块5安装在保温缓冲模块1的保温库房前端外侧，包括显示器、控制器和数据库管理系统，控制整个智能化转运存取的过程运行。同时，样本管理模块5留有样本数据库第三方接口，实现在LIMS里面完成对样本出入库到信息追踪的所有操作。

实施例2，

如图5所示，一种智能化转运存取库，包括保温缓冲模块1、样本存储模块2、转运存取模块3、样本交接模块4和样本管理模块5。所述保温缓冲模块1、样本交接模块4和样本管理模块5采用实施例1中的结构。

所述样本存储模块2中样本容纳箱21采用卧式箱体，箱口朝上，呈开放式。样本容纳箱21依次相邻排列。卧式箱体内分为多个样本存储单元格，并对单元格内部进行防护处理，编码系统对单元格进行编码并录入系统。与卧式箱体相对应的，转运存取模块3采用横式结构，包括运行轨道、横臂和夹取装置，夹取装置包括低温电机和机械爪手。运行轨道设在保温库房内，位于样本存储模块2的两侧，高度大于样本存储模块2；横臂安装在运行轨道上，位于两轨道之间，可沿轨道滑动；横臂下侧设有滑轨，低温电机安装在滑轨上，控制机械爪手做上、下、左、右运动。同样，横式结构的转运存取模块3也可采用现有技术中的夹取装置。

一种智能化转运存取库还包括样本存储系统、转运存取系统、样本交接系统和样本管理系统。所述样本存储系统包括样本存储编码系统、箱门控制系统和锁紧系统，转运存取系统内安装PLC控制系统，样本交接系统包括信息录入系统、环境交换系统和窗口控制系统，所述样本管理系统连接各系统，操控和监控总流程的运行。

本发明还涉及一种用于智能化自动转运存取库的操控方法，所述方法包括以下流程：存储时，如图6所示，样本交接模块4中的样本存取窗口打开，将样本放入样本交接室，关闭样本存取窗口，抓取机构抓取样本使样本置于拍摄范围，拍摄扫描机构进行样本信息采集，录入样本管理系统，然后环境交换器将室内环境装换为库内环境，样本交接窗口打开，抓取机构将样本放在样本台上；转运存取模块3运行到样本台，机械手34将样本放入托盘35，由PLC控制系统控制移动到对应位置；样本存储模块2中的样本容纳箱21上的箱门22打开，托盘35移动到相对应的样本单元格23，机械手34将样本放入，样本存储编码系统录入样本存储位置信息，与样本管理系统中样本信息相对应，箱门22关闭、锁紧，各装置复位。

取样时，如图7所示，打开样本管理模块5中的显示器，录入样本信息寻找样本，PLC系统控制转运存取模块3移动到相对应的样本容纳箱21，箱门22开启，托盘35移动到样本容纳箱21内对应样本单元格23，机械手34将样本抽取到托盘35中，转运存取模块3移动到样本台，机械手34将样本放在样本台上，样本交接窗口打开，抓取机构将样本抓入样本交接室，样本交接窗口关闭，拍摄扫描机构进行样本信息对比，录入样本管理系统，环境交换器将室内环境转换为库外环境，样本存取窗口打开，样本取出。

最后应说明的是，上述实施方式的说明仅用于说明本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能化转运存取库，其特征在于：包括保温缓冲模块、至少一个样本存储模块、转运存取模块、样本交接模块和样本管理模块；

所述保温缓冲模块包括保温库房和温度调控设备，保温库房前端设有出入口、观察窗和样本交接窗口；温度调控设备至少配置两个独立的制冷机组，制冷机组上安装控制器；

所述样本存储模块置于保温库房内部，每个样本存储模块设有多组存储单元，每个存储单元包括样本容纳箱、温度监控器和制冷系统，每个样本容纳箱内分多个单元格；

所述转运存取模块置于保温库房内，与样本存储模块配合使用，用于转运、存取样本；

所述样本交接模块为独立的空间，安装在样本交接窗口处，与样本交接窗口相通，包括环境交换器、抓取机构、拍摄扫描机构、样本存取窗口和样本台；环境交换器连接库内环境、交接模块内环境和库外环境，用以变换样本交换模块内的存在环境；拍摄扫描机构连接外部的样本管理模块；

所述样本管理模块安装在保温库房前端外侧，包括显示器、控制器和数据库管理系统，控制整个智能化转运存取的过程运行。

2.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述温度调控设备中制冷机组之间相互独立控制且具有联动性；保温库房内部还安装有内部照明设备和独立除湿设备。

3.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本容纳箱为立式箱体，样本容纳箱设有自动开关的箱门和锁紧机构，箱门和锁紧机构上分别安装控制器；

所述转运存取模块为立式结构，与立式箱体相对应，通过平行抽拉存取样本，包括运行轨道、移动支撑台、操作台、托盘和夹取装置，所述运动轨道安装在保温库房内，位于立式箱体的箱门侧，延伸至样本交换模块，运行轨道上安装移动支撑台，移动支撑台上安装操作台，操作台上安装有托盘，托盘左右两端可接触样本容纳箱，托盘前安装夹取装置。

4.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本容纳箱为卧式箱体，卧式箱体相邻依次排列；

所述转运存取模块为横式结构，与卧式箱体相对应，通过竖直提拉存取样本，包括运行轨道、横臂和夹取装置，两条运行轨道安装在样本存储模块两侧，横臂安装在运行轨道上，可沿轨道滑动；横臂下侧设有滑轨，夹取装置安装在横臂滑轨上。

5.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本存储模块可以为场地要求容纳范围内的多个样本存储模块。

6.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本交接模块可以置于保温库房内，也可以置于保温库房外。

7.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本管理模块留有样本数据库第三方接口，实现在LIMS里面完成对样本出入库到信息追踪的所有操作。

8.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：所述样本容纳箱的箱体内填充聚氨酯发泡保温材料。

9.根据权利要求1所述的一种智能化转运存取库，其特征在于：还包括样本存储系统、转运存取系统、样本交接系统和样本管理系统；所述样本存储系统包括样本存储编码系统、箱门控制系统和锁紧系统，样本交接系统包括信息录入系统、环境交换系统和窗口控制系统，所述样本管理系统连接各系统，操控和监控总流程的运行。

10.一种用于权利要求9所述智能化转运存取库的操控方法，其特征在于：所述方法包括以下流程，存储时，样本交接模块中的样本存取窗口打开，将样本放入样本交接室，关闭样本存取窗口，抓取机构抓取样本使样本置于拍摄范围，拍摄扫描机构进行样本信息采集，录入样本管理系统，然后环境交换器将室内环境装换为库内环境，样本交接窗口打开，抓取机构将样本放在样本台上；转运存取模块运行到样本台，夹取装置将样本放入托盘，由控制系统控制移动到对应位置；样本存储模块中的样本容纳箱箱门打开，托盘移动到相应单元格，夹取装置将样本放入，样本存储编码系统录入样本存储位置信息，与样本管理系统中样本信息相对应，箱门关闭、锁紧，各装置复位；

取样时，打开样本管理模块中的显示器，录入样本信息寻找样本，转运存取系统控制转运存取模块移动到相对应的存储模块，箱门开启，托盘移动到样本容纳箱内对应单元格，夹取装置将样本抽取到托盘中，转运存取模块移动到样本台，夹取装置将样本放在样本台上，样本交接窗口打开，抓取机构将样本抓入样本交接室，样本交接窗口关闭，拍摄扫描机构进行样本信息对比，录入样本管理系统，环境交换器将室内环境转换为库外环境，样本存取窗口打开，样本取出。

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