CN113200355A - 一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，它包括有输送带，输送带其中一侧上方设有定位台，定位台上方的机架上安装有升降臂，升降臂底部安装有处理单元，处理单元内设有相应的数据传输器，相邻处理单元之间的定位台上安装有限位单元，定位台底部通过竖杆安装有定位架，定位架底部安装有定位气缸，定位气缸的活塞杆向上与定位连杆，定位连杆向上穿过定位台与限位单元连接，输送带另一侧安装有机械臂单元，机械臂单元顶部安装有机械臂推送板，机械臂推送板上安装有重复定位单元。本方案通过若干组单元协同作业，有效优化了设备的动力构造，使制成后的设备体积更小，适应性更好。

Description

一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统

技术领域

本发明涉及智能化控制技术领域，尤其是指一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统。

背景技术

生物安全一般是指由现代生物技术开发和应用对生态环境和人体健康造成的潜在威胁，及对其所采取的一系列有效预防和控制措施。基于生物技术发展有可能带来的不利影响，因此，针对高等级生物安全实验室环境的危险性，急需研发相应的研究机器人环境感知技术、机械手爪作业技术、多机械臂协同作业系统等设备，开发出对样本转运、样本检测、高致病性病原微生物培养、污物收集和转运以及实验室局部环境高效消毒的智能化无人化机器人系统；建立实验室无人化协同作业及监控系统，从而解决生物安全性问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，它包括有输送带，输送带其中一侧上方设有定位台，定位台上方的机架上安装有数量大于2的升降臂，输送带由定距单元驱动，升降臂底部安装有处理单元，处理单元内设有相应的数据传输器，数据传输器与外部控制系统连接，相邻处理单元之间的定位台上安装有限位单元，定位台底部通过竖杆安装有定位架，定位架底部安装有定位气缸，定位气缸的活塞杆向上与定位连杆，定位连杆向上穿过定位台与限位单元连接，输送带另一侧安装有机械臂单元，机械臂单元顶部安装有机械臂推送板，机械臂推送板上安装有数量大于2的重复定位单元。

所述的定距单元包括有动力电机，动力电机上方的机架上安装有定距传送辊，输送带由定距传送辊驱动，定距传送辊两端设有轴承，并通过轴承与机架上的轴承座连接，其中一条轴承穿过轴承座与主动力盘连接，主动力盘边缘处设有若干个止返槽，相邻止返槽之间的主动力盘边缘处设有主动槽，主动槽的深度大于止返槽的深度，动力电机的传动轴上安装有止返轮，止返轮外侧固定有动力拔杆，动力拔杆外端固定有动力销。

所述的处理单元包括有气囊座、处理轴、处理头，其中，气囊座安装在升降臂底部前侧，气囊座内设有中空的气囊室，气囊室内活动安装有活塞板，气囊室顶部设有上下贯穿的活塞杆孔，气囊座上方的机架上固定有气源定位板，气源定位板底部连接有调节套筒，调节套筒下部活动插装有压缩支杆，调节套筒下部一侧设有支杆调节螺栓，支杆调节螺栓内端穿过调节套筒与压缩支杆抵触，压缩支杆底部向下穿过活塞杆孔与活塞板顶部连接，气囊座底部设有压缩排气孔，压缩排气孔下方的气囊座底部竖直向下安装有处理轴，处理轴内设有压缩气体通道，压缩气体通道顶部与压缩排气孔连接，处理轴下部一侧连接有气管，处理轴底部连接有处理头，气管一端与压缩气体通道连接，另一端延伸至处理头一侧。

所述的限位单元包括有定位支板、定位压板，其中，定位台上设有上下贯穿的定位孔，定位连杆呈水平安装的长条形，其长度方向与输送带的输送方向一致，定位连杆底部中心处与定位气缸的活塞杆连接，定位连杆顶部竖直固定有若干条调节支杆，调节支杆顶部向上穿过定位孔与定位支板连接，定位支板两端活动铰接有定位压板，定位支板下方的调节支杆上套装有脱板弹簧，脱板弹簧底部与定位台表面抵触，脱板弹簧顶部与定位压板底部抵触，定位支板端部向外延伸形成止动边，止动边位于定位压板上方。

所述的机械臂单元包括有定位底板，定位底板呈长方形，其长度方向与输送带的输送方向一致，定位底板表面沿长度方向设有纵向循环导轨，纵向循环导轨上活动安装有纵向循环导板，纵向循环导板一侧的定位底板上安装有纵向推送气缸，纵向推送气缸的活塞杆与纵向循环导板连接；纵向循环导板顶部竖直安装有升降气缸，升降气缸顶部安装有机械臂升降板，机械臂升降板顶部两侧固定有横向循环导轨，两条横向循环导轨之间的机械臂升降板上安装有横向推送气缸，横向循环导轨顶部活动安装有机械臂推送板，横向推送气缸的活塞杆与机械臂推送板连接，机械臂推送板顶部一侧安装有数量大于2的重复定位单元，重复定位单元位于输送带一侧的机械臂推送板上，机械臂推送板顶部另一侧安装有机械臂连动气缸，机械臂连动气缸与横向移动滑板连接，横向移动滑板上安装有数量大于2的机械臂控制杆，机械臂控制杆的数量与重复定位单元的数量相同。

所述的重复定位单元包括有底座、端板、侧板、锥头，其中，底座安装在机械臂推送板上，后端板竖直固定在底座顶部后端，侧板为两块，分别固定在底座顶部两侧，侧板后端与后端板端部连接，横轴安装在两块侧板之间；横轴前侧的底座上活动安装有U形座，U形座上竖直固定有夹板销，夹板销上活动铰接有两条夹板臂，铰接后的夹板臂俯视呈“X”状，夹板臂前端为定位端，定位端正对输送带，夹板臂后端设有两侧对穿的限位孔，限位孔与横轴套合，限位孔上方的夹板臂顶部安装有张力轮，两个张力轮之间形成控制区，后端板上设有贯穿的控制杆孔，机械臂控制杆穿过控制杆孔与锥头连接；锥头呈圆锥形，其较大一端怀机械臂控制杆连接，较小一端与控制区的张力轮轮面接触；U形座外侧呈水平固定有调节杆，调节杆外端穿过板架与调节螺母啮合，调节杆上套装有微调弹簧，微调弹簧一端与板架抵触，另一端与U形座外侧壁抵触。

本发明在采用上述方案后，在每组相应的处理单元处安装数据传输器，用于收集相应的处理数据，定距单元驱动输送带进行定距输送，通过输送带对生物罐进行输送，生物罐行至相应的机械臂单元处时，通过重复定位单元夹取，并送至相应的处理单元处进行处理或实验，本方案通过若干组单元协同作业，有效优化了设备的动力构造，使制成后的设备体积更小，适应性更好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的重复定位单元示意图。

图3为本发明的限位单元示意图。

图4为本发明的处理单元包示意图。

图5为本发明的定距单元示意图。

具体实施方式

下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1至附图5，本实施例所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统包括有输送带41，输送带41其中一侧上方设有定位台40，定位台40上方的机架上安装有数量大于2的升降臂，输送带41由定距单元驱动，升降臂底部安装有处理单元，处理单元内设有相应的数据传输器，数据传输器与外部控制系统连接，相邻处理单元之间的定位台40上安装有限位单元，定位台40底部通过竖杆安装有定位架31，定位架31底部安装有定位气缸33，定位气缸33的活塞杆向上与定位连杆45，定位连杆45向上穿过定位台40与限位单元连接，输送带41另一侧安装有机械臂单元，机械臂单元顶部安装有机械臂推送板8，机械臂推送板8上安装有数量大于2的重复定位单元。

定距单元包括有动力电机13，动力电机13上方的机架上安装有定距传送辊17，输送带41由定距传送辊17驱动，定距传送辊17两端设有轴承，并通过轴承与机架上的轴承座连接，其中一条轴承穿过轴承座与主动力盘14连接，主动力盘14边缘处设有若干个止返槽15，相邻止返槽15之间的主动力盘14边缘处设有主动槽16，主动槽16的深度大于止返槽15的深度，动力电机13的传动轴上安装有止返轮18，止返轮18外侧固定有动力拔杆19，动力拔杆19外端固定有动力销20。

处理单元包括有气囊座51、处理轴52、处理头53，其中，气囊座51安装在升降臂底部前侧，气囊座51内设有中空的气囊室54，气囊室54内活动安装有活塞板58，气囊室54顶部设有上下贯穿的活塞杆孔，气囊座51上方的机架上固定有气源定位板55，气源定位板55底部连接有调节套筒56，调节套筒56下部活动插装有压缩支杆57，调节套筒56下部一侧设有支杆调节螺栓59，支杆调节螺栓59内端穿过调节套筒56与压缩支杆57抵触，压缩支杆57底部向下穿过活塞杆孔与活塞板58顶部连接，气囊座51底部设有压缩排气孔，压缩排气孔下方的气囊座51底部竖直向下安装有处理轴52，处理轴52内设有压缩气体通道60，压缩气体通道60顶部与压缩排气孔连接，处理轴52下部一侧连接有气管61，处理轴52底部连接有处理头53，气管61一端与压缩气体通道60连接，另一端延伸至处理头53一侧。

限位单元包括有定位支板35、定位压板36，其中，定位台40上设有上下贯穿的定位孔32，定位连杆45呈水平安装的长条形，其长度方向与输送带41的输送方向一致，定位连杆45底部中心处与定位气缸33的活塞杆连接，定位连杆45顶部竖直固定有若干条调节支杆34，调节支杆34顶部向上穿过定位孔32与定位支板35连接，定位支板35两端活动铰接有定位压板36，定位支板35下方的调节支杆34上套装有脱板弹簧37，脱板弹簧37底部与定位台40表面抵触，脱板弹簧37顶部与定位压板36底部抵触，定位支板35端部向外延伸形成止动边39，止动边39位于定位压板36上方。

机械臂单元包括有定位底板42，定位底板42呈长方形，其长度方向与输送带41的输送方向一致，定位底板42表面沿长度方向设有纵向循环导轨43，纵向循环导轨43上活动安装有纵向循环导板1，纵向循环导板1一侧的定位底板42上安装有纵向推送气缸44，纵向推送气缸44的活塞杆与纵向循环导板1连接；纵向循环导板1顶部竖直安装有升降气缸2，升降气缸2顶部安装有机械臂升降板3，机械臂升降板3顶部两侧固定有横向循环导轨6，两条横向循环导轨6之间的机械臂升降板3上安装有横向推送气缸7，横向循环导轨6顶部活动安装有机械臂推送板8，横向推送气缸7的活塞杆与机械臂推送板8连接，机械臂推送板8顶部一侧安装有数量大于2的重复定位单元，重复定位单元位于输送带41一侧的机械臂推送板8上，机械臂推送板8顶部另一侧安装有机械臂连动气缸9，机械臂连动气缸9与横向移动滑板10连接，横向移动滑板10上安装有数量大于2的机械臂控制杆11，机械臂控制杆11的数量与重复定位单元的数量相同。

重复定位单元包括有底座1-1、端板1-2、侧板1-3、锥头1-11，其中，底座1-1安装在机械臂推送板8上，后端板1-2竖直固定在底座1-1顶部后端，侧板1-3为两块，分别固定在底座1-1顶部两侧，侧板1-3后端与后端板1-2端部连接，横轴1-4安装在两块侧板1-3之间；横轴1-4前侧的底座1-1上活动安装有U形座1-13，U形座1-13上竖直固定有夹板销1-5，夹板销1-5上活动铰接有两条夹板臂1-6，铰接后的夹板臂1-6俯视呈“X”状，夹板臂1-6前端为定位端，定位端正对输送带41，夹板臂1-6后端设有两侧对穿的限位孔1-8，限位孔1-8与横轴1-4套合，限位孔1-8上方的夹板臂1-6顶部安装有张力轮1-9，两个张力轮1-9之间形成控制区，后端板1-2上设有贯穿的控制杆孔，机械臂控制杆11穿过控制杆孔与锥头1-11连接；锥头1-11呈圆锥形，其较大一端怀机械臂控制杆11连接，较小一端与控制区的张力轮1-9轮面接触；U形座1-13外侧呈水平固定有调节杆1-14，调节杆1-14外端穿过板架与调节螺母啮合，调节杆1-14上套装有微调弹簧1-15，微调弹簧1-15一端与板架抵触，另一端与U形座1-13外侧壁抵触。

本系统在使用时，原始状态的止返轮嵌在其中一个止返槽内，用于防止主动力盘反转，需要传动时，动力电机转动一周，在转动时通过传动轴带动止返轮、动力拔杆以及动力销转动，在转动的过程中，当止返轮离开止返槽时，动力销进入相邻的主动槽内，动力电机继续转动，通过动力拔杆和动力销带动主动力盘行走一个工位，主动力盘同步带动定距传送辊转动一个工位，完成生物罐的定距传送。

纵向推送气缸带动纵向循环导板行至待位移的生物罐下方，升降气缸带动机械臂升降板升/降至相应部位，横向推送气缸带动机械臂推送板使重复定位单元行至待位移的生物罐处；

原始状态定位端的夹板臂张开，生物罐进入夹装区后，机械臂连动气缸的活塞杆伸出，带动横向移动滑板行走，横向移动滑板通过机械臂控制杆推动锥头前行，在锥头的锥度作用下向两侧推动张力轮，张力轮同步带动该端的夹板臂向外行走，张力弹簧压缩，在夹板销的作用下，夹装区一端的两条夹板臂相对靠拢将生物缸夹住；再通过纵向推送气缸、横向推送气缸、升降气缸配合将生物罐送至定位台上相应的限位单元下方；

限位单元内原始状态的定位气缸活塞杆伸出，脱板弹簧顶部与定位压板内端底部抵触，使定位压板外端上翘，不会自然下垂，从而使定位压板外端与定位底板之间形成定位区，当生物罐进入定位压板下方时，定位气缸的活塞杆带动定位连杆下降，定位连杆通过调节支杆向下拉动定位压板，定位压板下行将生物缸顶部边缘压住，对生物罐进行定位；定位完成后通过处理单元对生物样品进行处理（或检测）；

处理单元内的活塞板高度通过调节套筒和压缩支杆进行调节（以适应用为同高度的处理头），处理头在升降臂（气缸）的带动下下降时，活塞板位于气囊室内腔上部，通过气管将空气吸入气囊室，当处理头对样品进行处理（或检测），处理完成后，处理头在升降臂的带动下上升时，气囊座同步上升，活塞板将气囊室内的空气从压缩气体通道压出，通过气管吹向处理头，防止生物样品粘附在处理头上。

样品在处理完成后，再次通过机械臂单元、重复定位单元夹取送至输送带上，从而完成样品的处理，采用本系统后，无需人工操作，通过外部系统控制，达到智能化处理的目的。对样本转运、样本检测、高致病性病原微生物培养有积极效果，与外部控制系统配合可以形成智能化、无人化机器人系统；从而完善实验室无人化协同作业及监控，从而解决生物安全性问题。

以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，它包括有输送带（41），输送带（41）其中一侧上方设有定位台（40），定位台（40）上方的机架上安装有数量大于2的升降臂，其特征在于：输送带（41）由定距单元驱动，升降臂底部安装有处理单元，处理单元内设有相应的数据传输器，数据传输器与外部控制系统连接，相邻处理单元之间的定位台（40）上安装有限位单元，定位台（40）底部通过竖杆安装有定位架（31），定位架（31）底部安装有定位气缸（33），定位气缸（33）的活塞杆向上与定位连杆（45），定位连杆（45）向上穿过定位台（40）与限位单元连接，输送带（41）另一侧安装有机械臂单元，机械臂单元顶部安装有机械臂推送板（8），机械臂推送板（8）上安装有数量大于2的重复定位单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，其特征在于：定距单元包括有动力电机（13），动力电机（13）上方的机架上安装有定距传送辊（17），输送带（41）由定距传送辊（17）驱动，定距传送辊（17）两端设有轴承，并通过轴承与机架上的轴承座连接，其中一条轴承穿过轴承座与主动力盘（14）连接，主动力盘（14）边缘处设有若干个止返槽（15），相邻止返槽（15）之间的主动力盘（14）边缘处设有主动槽（16），主动槽（16）的深度大于止返槽（15）的深度，动力电机（13）的传动轴上安装有止返轮（18），止返轮（18）外侧固定有动力拔杆（19），动力拔杆（19）外端固定有动力销（20）。

3.根据权利要求1所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，其特征在于：处理单元包括有气囊座（51）、处理轴（52）、处理头（53），其中，气囊座（51）安装在升降臂底部前侧，气囊座（51）内设有中空的气囊室（54），气囊室（54）内活动安装有活塞板（58），气囊室（54）顶部设有上下贯穿的活塞杆孔，气囊座（51）上方的机架上固定有气源定位板（55），气源定位板（55）底部连接有调节套筒（56），调节套筒（56）下部活动插装有压缩支杆（57），调节套筒（56）下部一侧设有支杆调节螺栓（59），支杆调节螺栓（59）内端穿过调节套筒（56）与压缩支杆（57）抵触，压缩支杆（57）底部向下穿过活塞杆孔与活塞板（58）顶部连接，气囊座（51）底部设有压缩排气孔，压缩排气孔下方的气囊座（51）底部竖直向下安装有处理轴（52），处理轴（52）内设有压缩气体通道（60），压缩气体通道（60）顶部与压缩排气孔连接，处理轴（52）下部一侧连接有气管（61），处理轴（52）底部连接有处理头（53），气管（61）一端与压缩气体通道（60）连接，另一端延伸至处理头（53）一侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，其特征在于：限位单元包括有定位支板（35）、定位压板（36），其中，定位台（40）上设有上下贯穿的定位孔（32），定位连杆（45）呈水平安装的长条形，其长度方向与输送带（41）的输送方向一致，定位连杆（45）底部中心处与定位气缸（33）的活塞杆连接，定位连杆（45）顶部竖直固定有若干条调节支杆（34），调节支杆（34）顶部向上穿过定位孔（32）与定位支板（35）连接，定位支板（35）两端活动铰接有定位压板（36），定位支板（35）下方的调节支杆（34）上套装有脱板弹簧（37），脱板弹簧（37）底部与定位台（40）表面抵触，脱板弹簧（37）顶部与定位压板（36）底部抵触，定位支板（35）端部向外延伸形成止动边（39），止动边（39）位于定位压板（36）上方。

5.根据权利要求1所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，其特征在于：机械臂单元包括有定位底板（42），定位底板（42）呈长方形，其长度方向与输送带（41）的输送方向一致，定位底板（42）表面沿长度方向设有纵向循环导轨（43），纵向循环导轨（43）上活动安装有纵向循环导板（1），纵向循环导板（1）一侧的定位底板（42）上安装有纵向推送气缸（44），纵向推送气缸（44）的活塞杆与纵向循环导板（1）连接；纵向循环导板（1）顶部竖直安装有升降气缸（2），升降气缸（2）顶部安装有机械臂升降板（3），机械臂升降板（3）顶部两侧固定有横向循环导轨（6），两条横向循环导轨（6）之间的机械臂升降板（3）上安装有横向推送气缸（7），横向循环导轨（6）顶部活动安装有机械臂推送板（8），横向推送气缸（7）的活塞杆与机械臂推送板（8）连接，机械臂推送板（8）顶部一侧安装有数量大于2的重复定位单元，重复定位单元位于输送带（41）一侧的机械臂推送板（8）上，机械臂推送板（8）顶部另一侧安装有机械臂连动气缸（9），机械臂连动气缸（9）与横向移动滑板（10）连接，横向移动滑板（10）上安装有数量大于2的机械臂控制杆（11），机械臂控制杆（11）的数量与重复定位单元的数量相同。

6.根据权利要求1所述的一种基于多数据融合的机械臂重复定位系统，其特征在于：重复定位单元包括有底座（1-1）、端板（1-2）、侧板（1-3）、锥头（1-11），其中，底座（1-1）安装在机械臂推送板（8）上，后端板（1-2）竖直固定在底座（1-1）顶部后端，侧板（1-3）为两块，分别固定在底座（1-1）顶部两侧，侧板（1-3）后端与后端板（1-2）端部连接，横轴（1-4）安装在两块侧板（1-3）之间；横轴（1-4）前侧的底座（1-1）上活动安装有U形座（1-13），U形座（1-13）上竖直固定有夹板销（1-5），夹板销（1-5）上活动铰接有两条夹板臂（1-6），铰接后的夹板臂（1-6）俯视呈“X”状，夹板臂（1-6）前端为定位端，定位端正对输送带（41），夹板臂（1-6）后端设有两侧对穿的限位孔（1-8），限位孔（1-8）与横轴（1-4）套合，限位孔（1-8）上方的夹板臂（1-6）顶部安装有张力轮（1-9），两个张力轮（1-9）之间形成控制区，后端板（1-2）上设有贯穿的控制杆孔，机械臂控制杆（11）穿过控制杆孔与锥头（1-11）连接；锥头（1-11）呈圆锥形，其较大一端怀机械臂控制杆（11）连接，较小一端与控制区的张力轮（1-9）轮面接触；U形座（1-13）外侧呈水平固定有调节杆（1-14），调节杆（1-14）外端穿过板架与调节螺母啮合，调节杆（1-14）上套装有微调弹簧（1-15），微调弹簧（1-15）一端与板架抵触，另一端与U形座（1-13）外侧壁抵触。

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