CN112919385B - 一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，包括用于夹持试管的夹持组件、对试管的瓶盖进行拧动的拧盖组件以及将试管中的咽拭子样本头部剪断的剪断组件；其特征在于，拧盖组件包括用于夹持瓶盖的夹爪；夹爪的容置槽内设置有弹簧，弹簧的一端固定在夹爪的内壁上，弹簧的另一端固定在夹持块的上部；夹持块通过销轴与夹爪连接，以使夹持块能够沿销轴的轴线方向转动；其中，夹持块的内部设置有角度传感器，角度传感器基于夹持块的角度变化，修正夹爪的夹持间距。通过控制单元控制修正夹爪的夹持间距，直至夹持块的角度未发生偏转，实现了调整夹持块外侧壁上的齿纹与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，从而有效地提高了拧动瓶盖的有效性。

Description

一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统

技术领域

本发明涉及咽拭子自动采样技术领域，特别涉及一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统。

背景技术

在咽拭子采样过程中相关采样人员需要身着防护服，戴双层手套，完成一次取样后更换一次手套，这不但对于采样人员存在感染风险，同时也影响采样速度，因此需要设计一套自动采样系统，能够实现咽拭子样本的自动化采集与保存。

目前市面上存在的气囊型拧盖系统，通过控制机器人末端夹爪的充气放气来加持瓶盖之后完成拧盖的任务，此方案耗时较长，且无法与机械人采样任务同步协作进行。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是解决现有的咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统无法与机械人采样任务同步协作进行。

本发明提供一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，包括用于夹持试管的夹持组件、对所述试管的瓶盖进行拧动的拧盖组件以及将所述试管中的咽拭子样本头部剪断的剪断组件；其特征在于，所述拧盖组件包括用于夹持瓶盖的夹爪；所述夹爪的容置槽内设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述夹爪的内壁上，所述弹簧的另一端固定在夹持块的上部；所述夹持块通过销轴与所述夹爪连接，以使所述夹持块能够沿销轴的轴线方向转动，且所述夹持块部分伸出所述容置槽与瓶盖的侧壁接触；其中，所述夹持块的内部设置有角度传感器，所述角度传感器基于所述夹持块的角度变化，修正所述夹爪的夹持间距。

所述拧盖与剪断系统还包括支撑组件；所述支撑组件包括：基板；固定在所述基板上的转台电机；以及固定在所述转台电机上的支撑架；其中，所述转台电机驱动所述支撑架旋转，以使切换分别固定在所述支撑架两侧的拧盖组件和剪断组件。

在本发明的一些实施方式中，所述拧盖组件还包括：固定在所述支撑架上的拧动电机；固定在所述支撑架上的滚珠螺母；与所述滚珠螺母配合的滚珠丝杆；以及与所述滚珠丝杆连接的舵机，所述舵机用于控制所述夹爪的闭合；其中，所述拧动电机通过伸缩花键轴与所述滚珠丝杆传动连接，在所述滚珠螺母的限位作用下，所述滚珠丝杆能够产生旋转与伸缩动作，以使完成瓶盖拧下或拧上的动作。

在本发明的一些实施方式中，所述拧盖组件还包括：链接所述拧动电机和所述伸缩花键轴的连接盘；链接所述伸缩花键轴和所述滚珠丝杆的刚性联轴器。

在本发明的一些实施方式中，所述舵机的上方设置有位移传感器，所述位移传感器用于检测所述舵机与所述支撑架上方的间距。

在本发明的一些实施方式中，所述夹持组件包括：夹持座；固定在所述夹持座上的电动推杆；固定在所述夹持座上的试管固定位，所述试管固定位的内部设置有夹持环；以及与所述夹持环固定的横柱，横柱远离所述夹持环的一端与所述电动推杆的活动端同轴连接；其中，所述电动推杆驱动所述横柱移动，以使所述夹持环沿所述横柱的轴线方向伸缩。

在本发明的一些实施方式中，所述夹持环与试管接触的一侧壁上设置有弹性衬垫。

在本发明的一些实施方式中，所述剪断组件包括：固定在所述支撑架上的伺服电爪驱动器；以及设置在所述伺服电爪驱动器上的剪刀；其中，所述伺服电爪驱动器驱动所述剪刀以能够进行剪断咽拭子的动作。

在本发明的一些实施方式中，所述剪断组件还包括链接所述伺服电爪驱动器与所述剪刀的链接件。

在本发明的一些实施方式中，所述剪刀的剪口位置处设置有消毒件。

本发明提供的用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，具有以下有益效果：

1、采用在夹持块的上部设置弹簧，使得在夹持块与瓶盖容易发生相对位移时，能够驱动夹持块转动，使得夹持块外侧壁上的齿纹与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，此时夹持块角度发生偏转，通过设置在夹持块内的角度传感器实时获取夹持块的角度偏转信息并反馈至控制单元，通过控制单元控制修正夹爪的夹持间距，直至夹持块的角度未发生偏转，实现了调整夹持块外侧壁上的齿纹与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，从而有效地提高了拧动瓶盖的有效性。

2、采用设置在舵机上的位移传感器实时检测舵机与支撑架上方的间距，在旋紧过程中，判断舵机与支撑架的间距是否达到预设的间距阈值，若舵机与支撑架的间距达到预设的间距阈值，控制拧动电机停止工作，从而避免由于过度旋紧，造成瓶盖或试管破损的问题。

3、采用自动化高精准的解决方案，拧盖与剪断保存样本全程无人工参与，绝对的医患分离，避免人员感染风险。

附图说明

图1为本发明一实施方式的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的装配示意图；

图2为本发明一实施方式的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的夹持组件的结构图；

图3为本发明一实施方式一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的夹爪一状态图；

图4为本发明一实施方式一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的夹爪又一状态图；

图5为本发明一实施方式一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的夹爪再一状态图；

图6为本发明一实施方式一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的夹爪的侧面结构图；

图7为本发明一实施方式一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统的控制框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、夹持组件；11、夹持座；12、电动推杆；13、横柱；14、试管固定位；21、基板；22、支撑架；23、转台电机；31、拧动电机；32、连接盘；33、刚性联轴器；34、滚珠丝杆；35、滚珠螺母；36、位移传感器；37、舵机；38、夹爪；3801、容置槽；41、弹簧；42、夹持块；4201、角度传感器；51、伺服电爪驱动器；52、剪刀；60、消毒件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请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例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参阅图1-图7，其示出了本申请的用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，该拧盖与剪断系统包括用于夹持试管的夹持组件10、对试管的瓶盖进行拧动的拧盖组件以及将试管中的咽拭子样本头部剪断的剪断组件；其特征在于，拧盖组件包括用于夹持瓶盖的夹爪38；夹爪38的容置槽3801内设置有弹簧41，弹簧41的一端固定在夹爪38的内壁上，弹簧41的另一端固定在夹持块42的上部；夹持块42通过销轴与夹爪38连接，以使夹持块42能够沿销轴的轴线方向转动，且夹持块42部分伸出容置槽3801与瓶盖的侧壁接触；其中，夹持块42的内部设置有角度传感器4201，角度传感器4201基于夹持块42的角度变化，修正夹爪38的夹持间距。

应用本实施例的技术方案，将试管放置在夹持组件10中，拧盖组件与剪断组件能够进行切换，使得通过配套机械臂将采样后的咽拭子放入样本保存的试管中，剪断组件将咽拭子头部样本剪下，通过拧盖组件实现对样本保存的试管的瓶盖的夹持后拧下或拧上处理，拧盖过程具体包括，将试管的瓶盖放置在夹爪38中部，控制夹爪38闭合，使得夹持块42的外侧壁与瓶盖的外壁接触，在夹持块42的外侧壁与瓶盖的外壁接触时，存在夹持块42外侧壁上的齿纹未与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，而夹爪38的夹持间距已经设定完成的现象，使得夹持块42与瓶盖容易发生相对位移，采用在夹持块42的上部设置弹簧41，使得在夹持块42与瓶盖容易发生相对位移时，能够驱动夹持块42转动，使得夹持块42外侧壁上的齿纹与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，此时夹持块42角度发生偏转，通过设置在夹持块42内的角度传感器4201实时获取夹持块4201的角度偏转信息并反馈至控制单元，通过控制单元控制修正夹爪38的夹持间距，直至夹持块38的角度未发生偏转，实现了调整夹持块38外侧壁上的齿纹与瓶盖外壁的齿纹相互抵接，从而有效地提高了拧动瓶盖的有效性。

针对拧盖与剪断系统的具体结构，请参阅图1，拧盖与剪断系统还包括支撑组件；支撑组件包括：基板21；固定在基板21上的转台电机23；以及固定在转台电机23上的支撑架22；其中，转台电机23驱动支撑架22旋转，以使切换分别固定在支撑架22两侧的拧盖组件和剪断组件。

该种结构设计，通过转台电机23驱动支撑架22旋转，使得位于试管上方的拧盖组件或剪断组件能够进行相互切换，从而实现了固定于支撑架22上的拧盖组件及剪断组件空间旋转，为后续操作提供空间基础。

针对拧盖组件的具体结构，进一步参阅图1，拧盖组件还包括：固定在支撑架22上的拧动电机31；固定在支撑架22上的滚珠螺母35；与滚珠螺母35配合的滚珠丝杆34；以及与滚珠丝杆34连接的舵机37，舵机37用于控制夹爪38的闭合；其中，拧动电机31通过伸缩花键轴与滚珠丝杆34传动连接，在滚珠螺母35的限位作用下，滚珠丝杆34能够产生旋转与伸缩动作，以使完成瓶盖拧下或拧上的动作。

在一些可选的实施例中，拧盖组件还包括：链接拧动电机31和伸缩花键轴的连接盘32；链接伸缩花键轴和滚珠丝杆34的刚性联轴器33。这样，提高了拧盖组件中传动的稳定性。

在一些可选的实施例中，舵机37的上方设置有位移传感器36，位移传感器36用于检测舵机37与支撑架22上方的间距。

该种结构设计，采用设置在舵机37上的位移传感器36实时检测舵机37与支撑架22上方的间距，在旋紧过程中，判断舵机37与支撑架22上部的间距是否达到预设的间距阈值，若舵机37与支撑架22上部的间距达到预设的间距阈值，控制拧动电机31停止工作，从而避免由于过度旋紧，造成瓶盖或试管破损的问题。

针对夹持组件10的具体结构，进一步参阅图2，夹持组件10包括：夹持座11；固定在夹持座11上的电动推杆12；固定在夹持座11上的试管固定位14，试管固定位14的内部设置有夹持环；以及与夹持环固定的横柱13，横柱13远离夹持环的一端与电动推杆12的活动端同轴连接；其中，电动推杆12驱动横柱13移动，以使夹持环沿横柱13的轴线方向伸缩。

在一些可选的实施例中，夹持环与试管接触的一侧壁上设置有弹性衬垫。这样，能够避免夹持环直接与试管接触，造成夹持环容易磕碰试管的问题。

针对剪断组件的具体结构，进一步参阅图1，剪断组件包括：固定在支撑架22上的伺服电爪驱动器51；以及设置在伺服电爪驱动器51上的剪刀52；其中，伺服电爪驱动器51驱动剪刀52以能够进行剪断咽拭子的动作。

该种结构设计，在拧盖组件完成试管的瓶盖拧开作业后，转台电机23通过支撑架22将拧盖组件与剪断组件旋转以为，从而将剪断组件旋转至工作位置，将拧盖组件旋转移出工作位置，通过伺服电爪驱动器51控制剪刀52开闭，从而进行剪断咽拭子的动作。

在一些可选的实施例中，剪断组件还包括链接伺服电爪驱动器51与剪刀52的链接件。

在一些可选的实施例中，剪刀52的剪口位置处设置有消毒件60。这样，在完成剪断咽拭子操作时，转台电机23通过支撑架22将拧盖组件与剪断组件旋转移位，从而将剪断组件旋转移出工作位置，并送至消毒件60中，通过紫外消毒LED对剪刀52进行消杀操作，并将拧盖组件旋转移入工作位置，对试管进行拧上瓶盖。

以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，包括用于夹持试管的夹持组件（10）、对所述试管的瓶盖进行拧动的拧盖组件以及将所述试管中的咽拭子样本头部剪断的剪断组件；其特征在于，所述拧盖组件包括用于夹持瓶盖的夹爪（38）；

所述夹爪（38）的容置槽（3801）内设置有弹簧（41），所述弹簧（41）的一端固定在所述夹爪（38）的内壁上，所述弹簧（41）的另一端固定在夹持块（42）的上部；

所述夹持块（42）通过销轴与所述夹爪（38）连接，以使所述夹持块（42）能够沿销轴的轴线方向转动，且所述夹持块（42）部分伸出所述容置槽（3801）与瓶盖的侧壁接触；

其中，所述夹持块（42）的内部设置有角度传感器（4201），所述角度传感器（4201）基于所述夹持块（42）的角度变化，修正所述夹爪（38）的夹持间距。

2.根据权利要求1所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述拧盖与剪断系统还包括支撑组件；

所述支撑组件包括：

基板（21）；

固定在所述基板（21）上的转台电机（23）；以及

固定在所述转台电机（23）上的支撑架（22）；

其中，所述转台电机（23）驱动所述支撑架（22）旋转，以使切换分别固定在所述支撑架（22）两侧的拧盖组件和剪断组件。

3.根据权利要求2所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述拧盖组件还包括：

固定在所述支撑架（22）上的拧动电机（31）；

固定在所述支撑架（22）上的滚珠螺母（35）；

与所述滚珠螺母（35）配合的滚珠丝杆（34）；以及

与所述滚珠丝杆（34）连接的舵机（37），所述舵机（37）用于控制所述夹爪（38）的闭合；

其中，所述拧动电机（31）通过伸缩花键轴与所述滚珠丝杆（34）传动连接，在所述滚珠螺母（35）的限位作用下，所述滚珠丝杆（34）能够产生旋转与伸缩动作，以使完成瓶盖拧下或拧上的动作。

4.根据权利要求3所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述拧盖组件还包括：

链接所述拧动电机（31）和所述伸缩花键轴的连接盘（32）；

链接所述伸缩花键轴和所述滚珠丝杆（34）的刚性联轴器（33）。

5.根据权利要求3所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述舵机（37）的上方设置有位移传感器（36），所述位移传感器（36）用于检测所述舵机（37）与所述支撑架（22）上方的间距。

6.根据权利要求1所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述夹持组件（10）包括：

夹持座（11）；

固定在所述夹持座（11）上的电动推杆（12）；

固定在所述夹持座（11）上的试管固定位（14），所述试管固定位（14）的内部设置有夹持环；以及

与所述夹持环固定的横柱（13），横柱（13）远离所述夹持环的一端与所述电动推杆（12）的活动端同轴连接；

其中，所述电动推杆（12）驱动所述横柱（13）移动，以使所述夹持环沿所述横柱（13）的轴线方向伸缩。

7.根据权利要求6所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述夹持环与试管接触的一侧壁上设置有弹性衬垫。

8.根据权利要求2所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述剪断组件包括：

固定在所述支撑架（22）上的伺服电爪驱动器（51）；以及

设置在所述伺服电爪驱动器（51）上的剪刀（52）；

其中，所述伺服电爪驱动器（51）驱动所述剪刀（52）以能够进行剪断咽拭子的动作。

9.根据权利要求8所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述剪断组件还包括链接所述伺服电爪驱动器（51）与所述剪刀（52）的链接件。

10.根据权利要求8所述的一种用于咽拭子采样系统的拧盖与剪断系统，其特征在于，所述剪刀（52）的剪口位置处设置有消毒件（60）。

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