CN114013834A - 一种自动化转运托盘 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种自动化转运托盘，包括托盘本体、底板、底座、托盘支架、伺服电机和读码器结构；所述托盘本体的底部端面与所述底板连接，所述底板的底部端面与所述底座和所述读码器结构连接；所述托盘本体与所述托盘支架可拆卸连接且位于同一直线上；所述伺服电机设置在所述托盘支架的底部端面上；本申请采用自动化装置的转运托盘，提高了生物实验站自动化程度，不仅方便工作人员进行操作，也满足机械臂进行夹取、放置操作，同时能够对实验站中的盐水袋进行夹液操作；解决了工作人员需不断进行重复性操作以及容器出现碰撞的问题。

Description

一种自动化转运托盘
本申请要求在2021年7月7日提交中国专利局、申请号为202110766213.5、发明名称为“一种自动化转运托盘”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及仪器设备技术领域，尤其涉及一种自动化转运托盘。
背景技术
随着生物实验技术的普及，在生物实验站中采集的样本经常使用试管、培养皿和锥形瓶等进行放置，并将试管、培养皿和锥形瓶等样品容器放置在托盘上转运后进行一系列的实验处理。
目前，使用的托盘其外形类似于长方形小桌板，结构设计简单，托盘包括支持和放置结构，对尺寸要求不高。需要较多的人工操作，需要工作人员不断进行重复性操作，费时费力，效率较低，只能满足生物实验站中基本的需求；同时，由于试管、培养皿和锥形瓶等容器在进行转运时，因其质地较脆，发生意外的碰撞容易出现破碎、裂纹等情况发生。
发明内容
本申请提供了一种自动化转运托盘，其结构紧凑，采用自动化装置的转运托盘，提高了生物实验站自动化程度，不仅方便工作人员进行操作，也满足机械臂进行夹取、放置操作，同时能够对实验站中的盐水袋进行夹液操作；解决了工作人员需不断进行重复性操作以及容器出现碰撞的问题。
本申请提供了一种自动化转运托盘，包括托盘本体、底板、底座、托盘支架、伺服电机和读码器结构；
所述托盘本体的底部端面与所述底板连接，所述底板的底部端面与所述底座和所述读码器结构连接；所述底板与所述托盘支架可拆卸连接；所述伺服电机设置在所述托盘支架的底部端面上；
所述托盘本体包括垂直平板、固定平板和盐水袋支撑板；所述垂直平板和所述盐水袋支撑板设置在所述固定平板上；所述垂直平板垂直于所述固定平板设置，且呈倒“T”形结构，所述垂直平板将所述固定平板分隔成第一区域和第二区域，所述盐水袋支撑板设置在所述第二区域内；
所述垂直平板上设有若干组平皿支撑结构、若干组试管架支撑结构、碗状盐水保持结构和盐水袋开袋保持结构；所述平皿支撑结构和试管架支撑结构远离所述第二区域垂直设置在所述垂直平板上；所述碗状盐水保持结构和盐水袋开袋保持结构设置在所述垂直平板的顶部端面上；
所述第一区域内设有若干个锥形瓶定位槽和平面加强筋，所述平面加强筋围绕所述锥形瓶定位槽设置，所述锥形瓶定位槽用于放置锥形瓶；
所述托盘支架包括支架板、夹板、夹板连接件和旋转把手；所述支架板与所述夹板垂直设置，所述支架板通过所述夹板连接件与所述夹板连接，所述旋转把手设置在所述支架板的顶部端面上。
可选的，每组所述平皿支撑结构之间平行设置，每组所述平皿支撑结构包括两个平皿支撑杆，两个所述平皿支撑杆水平设置在一条直线上；
每组试管架支撑结构之间平行设置，每组试管架支撑结构包括两个试管架支撑杆，两个所述试管架支撑杆设置在两个所述平皿支撑杆之间。
可选的，还包括若干个平皿限位块和若干个试管架限位块；所述平皿限位块与所述平皿支撑杆固定连接；所述试管架限位块与所述试管架支撑杆固定连接。
可选的，还包括托盘把手，所述托盘把手设置在所述固定平板两侧，用于移动整个所述托盘本体。
可选的，还包括三角形加强结构，所述三角形加强结构的一边连接所述垂直平板，另一边连接所述固定平板。
可选的，还包括至少两个托盘固定装置，所述托盘固定装置设置在靠近所述第二区域的所述底板上，且与所述底板可拆卸连接。
可选的，所述读码器结构包括读码器壳体、读码器传感器和读码器；
所述读码器设置在所述读码器壳体内部，所述读码器传感器设置在所述读码器壳体的顶部端面上。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种自动化转运托盘，包括托盘本体、底板、底座、托盘支架、伺服电机和读码器结构；所述托盘本体的底部端面与所述底板连接，所述底板的底部端面与所述底座和所述读码器结构连接；所述托盘本体与所述托盘支架可拆卸连接且位于同一直线上；所述伺服电机设置在所述托盘支架的底部端面上；本申请采用自动化装置的转运托盘，提高了生物实验站自动化程度，不仅方便工作人员进行操作，也满足机械臂进行夹取、放置操作，同时能够对实验站中的盐水袋进行夹液操作；解决了工作人员需不断进行重复性操作以及容器出现碰撞的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请中托盘本体的第一侧视结构示意图；
图2为本申请中托盘本体的第二侧视结构示意图；
图3为本申请中托盘本体的底部端面的结构示意图；
图4为本申请中移动托盘本体后的结构示意图；
图5为本申请中传动机构传动原理的结构示意图；
图6为本申请中旋转把手旋转0°的结构示意图；
图7为本申请中旋转把手旋转90°的结构示意图；
图8为本申请中旋转把手旋转180°的结构示意图；
图9为一种自动化转运托盘的结构示意图；
图10为一种自动化转运托盘装有锥形瓶和平皿的结构示意图；
图11为一种自动化转运托盘装有锥形瓶和试管架的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
图1为本申请中托盘本体的第一侧视结构示意图；图2为本申请中托盘本体的第二侧视结构示意图；参见图1和图2，所述托盘本体1包括垂直平板101、固定平板102和盐水袋支撑板103；所述垂直平板101和所述盐水袋支撑板103设置在所述固定平板102上；所述垂直平板101垂直于所述固定平板102设置，且呈倒“T”形结构，所述垂直平板101将所述固定平板102分隔成第一区域和第二区域，所述盐水袋支撑板103设置在所述第二区域内；所述第一区域内设有若干个锥形瓶定位槽108和平面加强筋109，所述平面加强筋109围绕所述锥形瓶定位槽108设置，所述锥形瓶定位槽108用于放置锥形瓶，可以理解为在所述第一区域内铣出的槽位；所述平面加强筋109用于防止托盘本体1在制作加工时出现较大的平面误差。
所述垂直平板101上设有若干组平皿支撑结构104、若干组试管架支撑结构105、碗状盐水保持结构106和盐水袋开袋保持结构107；所述平皿支撑结构104和试管架支撑结构105远离所述第二区域垂直设置在所述垂直平板101上；所述碗状盐水保持结构106和盐水袋开袋保持结构107设置在所述垂直平板101的顶部端面上；
所述盐水袋开袋保持结构107和所述盐水袋支撑板103用于保证盐水袋的稳定存放以及当盐水袋开袋时使盐水袋开口保持稳定；所述垂直平板101既可以平皿和试管架提供空间支撑，又可以作为托盘支架4的另一个夹板块；所述碗状盐水保持结构106属于曲面结构，用于当盐水袋进行夹液工作时，当盐水液面处于较高位置时，便于贮存、保持和稳定液面高度，为机械臂吸液操作提供固定空间。
每组所述平皿支撑结构104之间平行设置，每组所述平皿支撑结构104包括两个平皿支撑杆110，两个所述平皿支撑杆110水平设置在一条直线上；每组试管架支撑结构105之间平行设置，每组试管架支撑结构105包括两个试管架支撑杆111，两个所述试管架支撑杆111设置在两个所述平皿支撑杆110之间，两个所述试管架支撑杆111和两个所述平皿支撑杆110均设置在同一直线上。所述平皿支撑杆110用于支撑平皿的放置，所述试管架支撑杆111用于支撑试管架的放置。
进一步地，还包括若干个平皿限位块7和若干个试管架限位块8；所述平皿限位块7与所述平皿支撑杆110固定连接；所述试管架限位块8与所述试管架支撑杆111固定连接。所述平皿限位块7设置在所述平皿支撑杆110的末端，一个平皿可以使用四个限位结构，使得平皿在人工运输时不会因抖动而发生掉落的意外；同理，所述试管架限位块8设置在所述试管架支撑杆111的末端，防止出现试管架掉落的情况。本申请不对所述平皿限位块7和所述试管架限位块8的数量进行限定，可根据实际情况进行设计。
进一步地，还包括托盘把手9，所述托盘把手9设置在所述固定平板102两侧，用于移动整个所述托盘本体1，方便人工放置或取走整个托盘本体1。
进一步地，还包括三角形加强结构10，所述三角形加强结构10的一边连接所述垂直平板101，另一边连接所述固定平板102，目的是为了给平皿支撑结构104和试管架支撑结构105提供空间支撑。
图3为本申请中托盘本体的底部端面的结构示意图；参见图3，所述托盘本体1的底部端面设有二维码槽112，所述二维码槽112为30×30mm正方形结构，用于粘贴二维码。每个托盘本体1上均设有不同的二维码，二维码用于读码器503读取，防止托盘放错；同时，所述托盘本体1的底部端面设有托盘定位销孔113和安装孔位114，所述托盘定位销孔113配合所述托盘支架4可以防止托盘本体1在安装时出现装反的情况，同时保证托盘本体1安装到托盘支架4上的位置精度；所述托盘把手9通过所述安装孔位114可拆卸地安装在所述托盘本体1。
所述托盘本体1可以被操作人员手动放置到所述底板2上，然后由自动化生物实验站上的机器人完成剩余操作，最终操作人员取走放置有试管、平皿和锥形瓶的所述托盘本体1。其中，托盘本体1中物品的放置除了盐水袋为人工放置，剩下的锥形瓶和试管架均由机械臂进行放置操作；所述托盘本体1中的所述固定平板102为270×270mm的正方形，厚度为8mm，所述托盘本体1整体高度约220mm，制作材料为白色耐温树脂，采用3D打印制作工艺制得，同时所述托盘本体1的耐温要求为能够进行高温消毒操作。
图4为本申请中移动托盘本体后的结构示意图；所述托盘支架4包括支架板401、夹板402、夹板连接件403和旋转把手404；所述支架板401与所述夹板402垂直设置，所述支架板401通过所述夹板连接件403与所述夹板402连接，所述旋转把手404设置在所述支架板401的顶部端面上。所述夹板402与所述底板2可拆卸连接且位于同一直线上；在所述支架板401的顶部端面上还设有旋转标定箭头和“夹紧”“复位”标识405，旋转标定箭头和“夹紧”“复位”标识405均为3D打印，深度0.8mm；所述旋转把手404从复位到夹紧的旋转角度约为200°左右，为了人工操作需要或者设备在没有通电的情况下仍然可以使用，所述夹板连接件403采用铝材料制作；
进一步地，本申请还包括传动机构12，所述托盘支架4经所述传动机构12与所述伺服电机6连接；所述传动机构12包括减速机，所述支架板401和所述夹板连接件403的底部端面与减速机上的偏心轮轮框相连接，起到传动作用；考虑到较大的夹持力，所述夹板连接件403与夹板402通过7个M3螺钉可拆卸连接；当托盘本体1放入所述底板2上，且与所述托盘支架4连接，配合托盘本体中的垂直平板101，旋转把手404人工转动或者伺服电机6工作时，可以成功完成盐水袋的夹液操作。
本申请还包括至少两个托盘固定装置11，所述托盘固定装置11设置在靠近所述第二区域的所述底板2上，且与所述底板2可拆卸连接。所述托盘固定装置11设置在所述支架板401的两侧，通过在两侧设有所述托盘固定装置11，避免当进行夹液操作时，出现较大的推力使得托盘本体1发生竖直偏移，使得夹液时托盘本体1处于稳定状态。
进一步地，所述底板2上有倒角201，方便托盘本体1放入所述底板2上；所述底板2上还设有定位销结构202，所述定位销结构202配合托盘本体1上的托盘定位销孔113起到定位的作用。
图5为本申请中传动机构传动原理的结构示意图；参见图5，所述支架板401和所述夹板连接件403的底部端面与减速机上的偏心轮轮框121相连接，起到传动作用；偏心轮120放置在所述偏心轮轮框121内并且与传动轴122轴连接，所述偏心轮轮框121与所述夹板连接件403通过M3螺钉连接。
图6-图8分别为本申请中旋转把手旋转0°、90°和180°的结构示意图；参见图6-图8，当传动轴122轴在伺服电机6或旋转把手404的驱动下由一端转向另一端时，偏心轮120旋转带动偏心轮轮框121做水平运动，同时偏心轮120传动能够在夹液过程中实现自锁，从而保证了夹液过程的稳定性；传动轴122可以旋转的范围为200°(-10°-190°)，图6-图8为0°-180°，当传动轴122处于“夹紧”或“复位”液位的端点时(分别对应-10°和190°)，由于偏心轮120的结构和液体的推力，使得夹板处于自锁状态，从而使得液位保持在碗状盐水保持结构106上，使得机械臂上的移液枪能够顺利完成吸液动作。
图9为一种自动化转运托盘的结构示意图；参见图9，所述托盘本体1的底部端面与所述底板2连接，所述底板2的底部端面与所述底座3和所述读码器结构5连接；所述底板2与所述托盘支架4可拆卸连接；所述伺服电机6设置在所述托盘支架4的底部端面上；其中，所述读码器结构5包括读码器壳体501、读码器传感器502和读码器503；所述读码器503设置在所述读码器壳体501内部，所述读码器传感器502设置在所述读码器壳体501的顶部端面上。当托盘本体1放到底板2上时，读码器传感器502感应所述二维码槽112中的二维码，检测托盘支架4上是否已经陈放托盘本体1，读码器503读取二维码进行判断及识别后，读码器传感器502发出检测信号到PLC，并且将信息显示在人工操作的面板上；具体地，所述底板2上可以设有开口，所述开口用于将二维码槽112中的二维码露出，供读码器传感器502和读码器503处理，同时，所述底板2的形状还可以进行设计，可露出二维码即可；所述底座3上设有6个M4螺纹孔，底座3底部可拆卸的固定在实验站的桌面上。
图10为一种自动化转运托盘装有锥形瓶和平皿的结构示意图；由图10可以看到，本申请能够放置至少6个锥形瓶、至少6个平皿以及一个盐水袋。图11为一种自动化转运托盘装有锥形瓶和试管架的结构示意图；由图11可以看到，本申请能够放置至少6个锥形瓶、至少3个试管架以及一个盐水袋。
本申请的工作过程如下：当托盘支架4安装到桌面上后，伺服电机6处于上电状态，且旋转把手404处于复位状态；读码器传感器502和读码器503开启待机。操作人员将带有盐水袋的托盘本体1放入托盘支架4内，读码器传感器502检测到托盘本体1之后，读码器503读取并核对该托盘本体1上的二维码信息。如果二维码信息无误，再由人工将盐水袋打开并且将盐水袋的两侧卡入盐水袋开袋保持结构107，伺服电机6开始工作带动传动机构12将夹板402推至“夹紧”位置。实验流程开始，由机器人将平皿、锥形瓶放入托盘本体1的相应位置，由带有移液枪的机器人对盐水袋中的盐水实现吸液操作，并且在锥形瓶中现稀释操作，完成实验流程后，伺服电机6工作带动传动机构12将夹板402推至“复位”位置，实验结束，人工取走托盘本体1。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动化转运托盘，其特征在于，包括托盘本体(1)、底板(2)、底座(3)、托盘支架(4)、读码器结构(5)和伺服电机(6)；
所述托盘本体(1)的底部端面与所述底板(2)连接，所述底板(2)的底部端面与所述底座(3)和所述读码器结构(5)连接；所述底板(2)与所述托盘支架(4)可拆卸连接；所述伺服电机(6)设置在所述托盘支架(4)的底部端面上；
所述托盘本体(1)包括垂直平板(101)、固定平板(102)和盐水袋支撑板(103)；所述垂直平板(101)和所述盐水袋支撑板(103)设置在所述固定平板(102)上；所述垂直平板(101)垂直于所述固定平板(102)设置，且呈倒“T”形结构，所述垂直平板(101)将所述固定平板(102)分隔成第一区域和第二区域，所述盐水袋支撑板(103)设置在所述第二区域内；
所述垂直平板(101)上设有若干组平皿支撑结构(104)、若干组试管架支撑结构(105)、碗状盐水保持结构(106)和盐水袋开袋保持结构(107)；所述平皿支撑结构(104)和试管架支撑结构(105)远离所述第二区域垂直设置在所述垂直平板(101)上；所述碗状盐水保持结构(106)和盐水袋开袋保持结构(107)设置在所述垂直平板(101)的顶部端面上；
所述第一区域内设有若干个锥形瓶定位槽(108)和平面加强筋(109)，所述平面加强筋(109)围绕所述锥形瓶定位槽(108)设置，所述锥形瓶定位槽(108)用于放置锥形瓶；
所述托盘支架(4)包括支架板(401)、夹板(402)、夹板连接件(403)和旋转把手(404)；所述支架板(401)与所述夹板(402)垂直设置，所述支架板(401)通过所述夹板连接件(403)与所述夹板(402)连接，所述旋转把手(404)设置在所述支架板(401)的顶部端面上。
2.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，每组所述平皿支撑结构(104)之间平行设置，每组所述平皿支撑结构(104)包括两个平皿支撑杆(110)，两个所述平皿支撑杆(110)水平设置在一条直线上；
每组试管架支撑结构(105)之间平行设置，每组试管架支撑结构(105)包括两个试管架支撑杆(111)，两个所述试管架支撑杆(111)设置在两个所述平皿支撑杆(110)之间。
3.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，还包括若干个平皿限位块(7)和若干个试管架限位块(8)；所述平皿限位块(7)与所述平皿支撑杆(110)固定连接；所述试管架限位块(8)与所述试管架支撑杆(111)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，还包括托盘把手(9)，所述托盘把手(9)设置在所述固定平板(102)两侧，用于移动整个所述托盘本体(1)。
5.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，还包括三角形加强结构(10)，所述三角形加强结构(10)的一边连接所述垂直平板(101)，另一边连接所述固定平板(102)。
6.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，还包括至少两个托盘固定装置(11)，所述托盘固定装置(11)设置在靠近所述第二区域的所述底板(2)上，且与所述底板(2)可拆卸连接。
7.根据权利要求1所述的一种自动化转运托盘，其特征在于，所述读码器结构(5)包括读码器壳体(501)、读码器传感器(502)和读码器(503)；
所述读码器(503)设置在所述读码器壳体(501)内部，所述读码器传感器(502)设置在所述读码器壳体(501)的顶部端面上。
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