CN112387318A - 一种移液机器人及移液方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移液机器人及移液方法，包括设备底座、电控箱、机械臂、移液装置和一泵浦机构，电控箱与机械臂连接，机械臂一端连接有移液装置；所述移液装置包括升降机构、夹盖拧盖机构、吸管装卸机构和旋转夹瓶机构，升降机构包括升降导轨，夹盖拧盖机构和吸管装卸机构连接于所述升降导轨并沿所述升降导轨移动，所述旋转夹瓶机构安装于所述升降机构底面，所述泵浦机构与吸管装卸机构通过导流软管连接。本发明提供的移液机器人程序化精准控制，节省人力成本，提高移液效率，基于该移液机器人提出的方法能够实现旋盖拧盖、试剂吸取、试剂过滤、试剂转移和移液器具更换等移液步骤，同时解决人工操作中试剂溶剂易溅伤操作人员、安全性不足的问题。

Description

一种移液机器人及移液方法

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，涉及一种移液机器人及移液方法，尤其涉及一种对试管中的试剂溶液进行转移的机器人及转移方法。

背景技术

在生物学、免疫学、医学等领域的大量临床实验和实验室实验中需要进行准确的移液操作，将各种不同的液体试剂和/或样品转移到样品管中进行分析或测试。

目前阶段的移液设备存在诸多的不足之处，例如：对带有试管盖的试管无法进行一体化试剂转移，在试管转移之前需要人工对试管进行拆盖操作，耗时耗力，浪费大量成本；再或者，进行每次试剂转移的前后需要人工更换吸管、吸嘴等一次性器具，使用不方便，未实现自动化控制，效率低；而且如果试剂溶液对人体表皮具有腐蚀性或其他危害性，在人工频繁操作中更加不利于实验人员的安全保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种移液机器人及移液方法，集试管盖拆卸/安装、试剂吸取、试剂过滤、试剂转移和移液器具自动更换功能于一体，提高试剂溶液转移效率，减少人员操作，提升安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种移液机器人，包括：设备底座、泵浦机构、电控箱、机械臂和移液装置，所述电控箱与所述机械臂连接，所述机械臂一端连接有所述移液装置；所述设备底座一侧还设置有试管架、吸管架、过滤架和回收架；

所述移液装置包括升降机构、夹盖拧盖机构、吸管装卸机构和旋转夹瓶机构，所述升降机构包括升降导轨，所述夹盖拧盖机构和所述吸管装卸机构连接于所述升降导轨并沿所述升降导轨移动，所述旋转夹瓶机构安装于所述升降机构底面；所述泵浦机构通过导流软管连接于所述吸管装卸机构。

进一步地，所述升降机构还包括升降主体和设于所述升降主体上的驱动机构和传动螺杆，所述升降导轨贴合于所述升降主体侧面设置，所述升降导轨上连接有导轨滑块，所述传动螺杆通过所述导轨滑块连接于所述升降导轨，所述传动螺杆连接于所述驱动机构。

进一步地，所述升降导轨包括第一升降导轨和第二升降导轨，所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述传动螺杆包括第一传动螺杆和第二传动螺杆，所述导轨滑块包括第一导轨滑块和第二导轨滑块，所述夹盖拧盖机构固定于所述第一导轨滑块上由第一驱动机构经第一传动螺杆传动沿所述第一升降导轨移动，所述吸管装卸机构固定于第二导轨滑块上由第二驱动机构经第二传动螺杆传动沿所述第二升降导轨移动。

进一步地，所述夹盖拧盖机构包括固定座、第三驱动机构、第四驱动机构、连接件和夹爪；所述加盖拧盖机构通过所述固定座连接于所述第一导轨滑块；所述连接件安装固定于所述固定座上，所述夹爪设于所述连接件下方，所述夹爪连接于所述第三驱动机构，所述连接件连接于所述第四驱动机构。

进一步地，所述吸管装卸机构包括加液枪头固定板和加液枪头，所述吸管装卸机构通过所述加液枪头固定板固定于所述第二导轨滑块上，所述加液枪头贯穿所述加液枪头固定板设置，所述加液枪头固定板与所述加液枪头间安装有导向套。

进一步地，所述旋转夹瓶机构包括固定架、第五驱动机构，第六驱动机构和夹持件；所述旋转夹瓶结构通过所述固定架连接于所述升降机构，所述第五驱动机构安装于所述升降主体上，所述第五驱动机构通过传动带与所述固定架连接，所述固定架上安装固定所述第六驱动机构和夹持件，所述第六驱动机构连接所述夹持件。

进一步地，所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、第五驱动机构和第六驱动机构均为驱动电机。

进一步地，所述电控箱上还连接有无线接收模块，所述无线接收模块外部设置有防腐保护层。

进一步地，所述试管架上放置有试管，所述试管中盛有试剂，所述吸管架上放置有吸管，所述过滤架上放置有过滤头，所述进样瓶架上放置有进样瓶。。

一种移液方法，基于上述的移液机器人实现，所述移液方法包括：

S1、控制所述吸管装卸机构移至所述吸管架处装上吸管，并提升至最高位；

S2、控制所述夹盖拧盖机构夹紧试管盖并将试管提升，所述旋转夹瓶机构夹紧试管管体；所述夹盖拧盖机构将试管盖拧开；

S3、控制所述旋转夹瓶机构将试管旋转至所述吸管装卸机构下方，吸管下降吸取试剂；

S4、试剂吸取完成后，进行拧盖及将试管放回对应试管架；

S5、控制所述吸管装卸机构到所述过滤架进行过滤头安装；

S6、已安装过滤头的吸管移至进样瓶架，并将试剂注射至进样瓶中；

S7、完成进样瓶试剂收集后控制所述吸管装卸机构移动至所述回收架进行过滤头和吸管的回收；

S8、装有试剂的进样瓶进入下一工序。

本发明提出的一种移液机器人及移液方法与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明提出的移液机器人，包括设备底座、电控箱和移液装置，所述电控箱与所述机械臂连接，机械臂一端连接有移液装置；设备由电控箱进行控制，协调处理机械臂与移液装置的的运行关系，实现设备自动化运行，减少人工干预，提升工作效率。

(2)本发明提出的移液机器人，移液装置包括升降机构、夹盖拧盖机构、吸管装卸机构和旋转夹瓶机构，旋转夹瓶机构和夹盖拧盖机构的相互配合实现试管盖的拆卸或旋紧，再加以吸管装卸机构吸取试剂注射到进样瓶中，集多功能于一体，整合资源，避免设置多工站造成资源浪费。

(3)本发明提出移液方法，程序化精准控制，实现旋盖拧盖、试剂吸取、试剂过滤、试剂转移和移液器具更换等移液步骤，节省人力成本，提高移液效率，同时解决人工操作中试剂溶剂易溅伤操作人员、安全性不足的问题。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明移液机器人结构示意图；

图2为本发明移液装置结构示意图；

图3为本发明升降机构结构示意图；

图4为本发明夹盖拧盖机构结构示意图；

图5为本发明吸管装卸机构结构示意图；

图6为本发明旋转夹瓶机构结构示意图；

其中：100-移液机器人；1-设备底座；2-电控箱；201-无线接收模块；3-机械臂；4-移液装置；40-升降机构；401-升降主体；402-第一驱动机构；403-第二驱动机构；404-第一升降导轨；405-第二升降导轨；406-第一导轨滑块；407-第二导轨滑块；408-第一传动螺杆；409-第二传动螺杆；410-机构连接板；41-夹盖拧盖机构；411-固定座；412-第三驱动机构；413-第四驱动机构；414-连接件；415-夹爪；42-吸管装卸机构；421-加液枪头固定板；422-加液枪头；423-吸管；424-导向套；43-旋转夹瓶机构；431-固定架；432-第五驱动机构；433-第六驱动机构；434-夹持件；5-试管架；6-吸管架；7-过滤架；8-进样瓶架；9-回收架；10-导流软管；11-泵浦机构。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例1

本发明提供一种移液机器人100，其作用在于对试管中的试剂进行转移。请参阅图1-图2，本发明提供一种移液机器人100，包括：设备底座1、电控箱2、机械臂3、移液装置4和一泵浦机构11，所述设备底座1用于放置移液组件，所述电控箱2与所述机械臂3连接，所述机械臂3一端连接有所述移液装置4并能带动所述移液装置4在所处平面内移动，所述设备底座1一侧还设置有试管架5、吸管架6、过滤架7、进样瓶架8和回收架9；所述试管架5上放置试管，所述试管中盛有试剂，所述吸管架6上放置有吸管，所述过滤架7上放置有过滤头，所述进样瓶架8上放置有进样瓶。

所述移液装置4包括升降机构40、夹盖拧盖机构41、吸管装卸机构42和旋转夹瓶机构43，在升降机构40包括升降导轨，所述夹盖拧盖机构41和所述吸管装卸机构42连接于所述升降导轨并沿所述升降导轨移动，所述旋转夹瓶机构43安装于所述升降机构40底面。

具体的，参阅图2及图3所示，所述升降机构40还包括升降主体401和设于所述升降主体401上的驱动机构和传动螺杆，升降主体401上设有机构连接板410与机械臂3连接，升降导轨贴合于所述升降主体401侧面设置，所述升降导轨包括第一升降导轨404和第二升降导轨405，第一升降导轨404和第二升降导轨405分列于升降主体401两侧面，在第一升降导轨404和第二升降导轨405上分别连接有第一导轨滑块406和第二导轨滑块407，其驱动机构包括第一驱动机构402和第二驱动机构403，传动螺杆包括第一传动螺杆408和第二传动螺杆409，驱动机构和传动螺杆上均设置有同步轮，通过同步带连接能够达到动力同步传输的效果，所述夹盖拧盖机构41固定于第一导轨滑块406上由第一驱动机构402经第一传动螺杆408传动沿所述第二升降导轨405移动；所述吸管装卸机构42固定于第二导轨滑块407上由第二驱动机构403经第二传动螺杆409传动沿所述第二升降导轨405移动；夹盖拧盖机构41和吸管装卸机构42分别对应两组驱动系统，互不干扰，协同配合。

所述夹盖拧盖机构41包括固定座411、第三驱动机构412、第四驱动机构413、连接件414和夹爪415；所述加盖拧盖机构通过所述固定座411连接于所述第一导轨滑块406；所述连接件414安装固定于所述固定座411上，所述夹爪415设于所述连接件414下方，所述夹爪415连接于所述第三驱动机构412，所述连接件414连接于所述第四驱动机构413。

具体的，参阅图3所示，所述固定座411为“L”型固定座411，包括竖向固定板和横向固定板，所述竖向固定板外侧壁贴合固定于连接板，内侧壁固定连接第三驱动机构412，所述第四驱动机构413安装于横向固定板上。

其连接件414包括上连接部和下连接部，所述上连接部连接于所述横向固定板并外套有一传动轮，所述传动轮与所述第四驱动机构413通过一传动带进行动力传输。所述夹爪415下端部为相互配合的弧形夹口，弧形夹口贴合试管盖外形能够更好的提升夹持稳固性。

所述吸管装卸机构42包括加液枪头固定板421和加液枪头422，如图4所示为吸管装卸机构42结构示意图，所述吸管装卸机构42通过所述加液枪头固定板421固定于所述第二导轨滑块407上，所述加液枪头422贯穿所述加液枪头固定板421设置，所述加液枪头固定板421与所述加液枪头422间安装有导向套424，所述加液枪头421底部连接有吸管423。

所述旋转夹瓶机构43包括固定架431、第五驱动机构432，第六驱动机构433和夹持件434；所述旋转夹瓶机构43通过所述固定架431连接于所述升降机构40，所述固定架431与升降机构40轴承连接，所述第五驱动机构432安装于所述升降主体401上，在第五驱动机构432的驱动下，通过传动带动力传输，旋转夹瓶机构43能够在水平方向上进行旋转。所述固定架431上用于安装固定所述第六驱动机构433和夹持件434，所述第六驱动机构433连接所述夹持件434，第六驱动机构433驱动夹持件434进行夹持动作，在夹盖拧盖机构41夹取试管并提升后能够用于夹紧试管管体。

在本实施例中，所述第一驱动机构402、第二驱动机构403、第三驱动机构412、第四驱动机构413、第五驱动机构432和第六驱动机构433均为驱动电机。在电控箱2上还连接有无线接收模块201，所述无线接收模块201外部设置有防腐保护层，无线接收模块201连接移动客户端，操作人员通过移动客户端即可实现移液系统100远程控制。

实施例2

本发明还提供一种移液方法，基于上述的移液机器人实现，所述移液方法包括：

S1、控制所述吸管装卸机构移至所述吸管架处装上吸管，并提升至最高位；

S2、控制所述夹盖拧盖机构夹紧试管盖并将试管提升，所述旋转夹瓶机构夹紧试管管体；所述夹盖拧盖机构将试管盖拧开；

S3、控制所述旋转夹瓶机构将试管旋转至所述吸管装卸机构下方，吸管下降吸取试剂；

S4、试剂吸取完成后，进行拧盖及将试管放回对应试管架；

S5、控制所述吸管装卸机构到所述过滤架进行过滤头安装；

S6、已安装过滤头的吸管移至进样瓶架，并将试剂注射至进样瓶中；

S7、完成进样瓶试剂收集后控制所述吸管装卸机构移动至所述回收架进行过滤头和吸管的回收；

S8、装有试剂的进样瓶进入下一工序。

需要说明的是，本实施例提出的移液方法是基于电控箱2的控制实现的，吸管装卸机构42通过导流软管10连接有所述泵浦机构11，通过泵浦机构11的动作达到吸管423吸取/注射试剂的目的，所述移液方法程序化精准控制，能够实现旋盖拧盖、试剂吸取、试剂过滤、试剂转移和移液器具更换等移液步骤，节省人力成本，提高移液效率，同时解决人工操作中试剂溶剂易溅伤操作人员、安全性不足的问题。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种移液机器人，其特征在于，所述移液机器人包括：设备底座、泵浦机构、电控箱、机械臂和移液装置，所述电控箱与所述机械臂连接，所述机械臂一端连接有所述移液装置；所述设备底座一侧还设置有试管架、吸管架、过滤架、进样瓶架和回收架；

所述移液装置包括升降机构、夹盖拧盖机构、吸管装卸机构和旋转夹瓶机构，所述升降机构包括升降导轨，所述夹盖拧盖机构和所述吸管装卸机构连接于所述升降导轨并沿所述升降导轨移动，所述旋转夹瓶机构安装于所述升降机构底面；所述泵浦机构通过导流软管连接于所述吸管装卸机构。

2.如权利要求1所述的移液机器人，其特征在于，所述升降机构还包括升降主体和设于所述升降主体上的驱动机构和传动螺杆，所述升降导轨贴合于所述升降主体侧面设置，所述升降导轨上连接有导轨滑块，所述传动螺杆通过所述导轨滑块连接于所述升降导轨，所述传动螺杆连接于所述驱动机构。

3.如权利要求2所述的移液机器人，其特征在于，所述升降导轨包括第一升降导轨和第二升降导轨，所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述传动螺杆包括第一传动螺杆和第二传动螺杆，所述导轨滑块包括第一导轨滑块和第二导轨滑块，所述夹盖拧盖机构固定于所述第一导轨滑块上由第一驱动机构经第一传动螺杆传动沿所述第一升降导轨移动，所述吸管装卸机构固定于第二导轨滑块上由第二驱动机构经第二传动螺杆传动沿所述第二升降导轨移动。

4.如权利要求3所述的移液机器人，其特征在于，所述夹盖拧盖机构包括固定座、第三驱动机构、第四驱动机构、连接件和夹爪；所述加盖拧盖机构通过所述固定座连接于所述第一导轨滑块；所述连接件安装固定于所述固定座上，所述夹爪设于所述连接件下方，所述夹爪连接于所述第三驱动机构，所述连接件连接于所述第四驱动机构。

5.如权利要求4所述的移液机器人，其特征在于，所述吸管装卸机构包括加液枪头固定板和加液枪头，所述吸管装卸机构通过所述加液枪头固定板固定于所述第二导轨滑块上，所述加液枪头贯穿所述加液枪头固定板设置，所述加液枪头固定板与所述加液枪头间安装有导向套。

6.如权利要求5所述的移液机器人，其特征在于，所述旋转夹瓶机构包括固定架、第五驱动机构，第六驱动机构和夹持件；所述旋转夹瓶结构通过所述固定架连接于所述升降机构，所述第五驱动机构安装于所述升降主体上，所述第五驱动机构通过传动带与所述固定架连接，所述固定架上安装固定所述第六驱动机构和夹持件，所述第六驱动机构连接所述夹持件。

7.如权利要求6所述的移液机器人，其特征在于，所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、第五驱动机构和第六驱动机构均为驱动电机。

8.如权利要求1所述的移液机器人，其特征在于，所述电控箱上还连接有无线接收模块，所述无线接收模块外部设置有防腐保护层。

9.如权利要求1所述的移液机器人，其特征在于，所述试管架上放置有试管，所述试管中盛有试剂，所述吸管架上放置有吸管，所述过滤架上放置有过滤头，所述进样瓶架上放置有进样瓶。

10.一种移液方法，采用如权利要求1-9任一项所述的移液机器人，其特征在于，所述移液方法包括：

S1、控制所述吸管装卸机构移至所述吸管架处装上吸管，并提升至最高位；

S2、控制所述夹盖拧盖机构夹紧试管盖并将试管提升，所述旋转夹瓶机构夹紧试管管体；所述夹盖拧盖机构将试管盖拧开；

S3、控制所述旋转夹瓶机构将试管旋转至所述吸管装卸机构下方，吸管下降吸取试剂；

S4、试剂吸取完成后，进行拧盖及将试管放回对应试管架；

S5、控制所述吸管装卸机构到所述过滤架进行过滤头安装；

S6、已安装过滤头的吸管移至进样瓶架，并将试剂注射至进样瓶中；

S7、完成进样瓶试剂收集后控制所述吸管装卸机构移动至所述回收架进行过滤头和吸管的回收；

S8、装有试剂的进样瓶进入下一工序。

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