CN114700977A - 一种样本管转移机械手和样本分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种样本管转移机械手和样本分析系统。该样本管转移机械手包括抓取机构；升降机构，升降机构与抓取安装板连接，并且能够带动抓取机构作升降运动；移动机构，升降机构设置于移动机构上，并且移动机构能够带动升降机构作旋转运动。本发明所提供的样本管转移机械手能够通过凸轮的转动调整第一夹爪和第二夹爪之间的距离，使抓手能够适应不同直径规格的样本管，使抓手能够抓取多种直径规格的样本管，提高了样本管转移机械手对样本管的兼容性，提高了样本管转移机械手的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及样本管转移技术领域，尤其涉及一种样本管转移机械手和样本分析系统。
背景技术
目前，为实现样本管的自动转移，满足样本自动化分析的需求，生化分析仪、血液分析仪和尿液分析仪等精密仪器以及实验室的流水线分析系统中通常采用样本管转移机械手对样本管进行转移。
对样本管进行转移时，通常先通过样本管转移机械手的夹爪夹取样本管，再通过旋转机构带动夹爪转动，实现对样本管的转移。现有的样本管转移机械手仅能抓取固定规格的样本管，导致样本管转移机械手对样本管的兼容性较差，降低了样本管转移机械手的通用性。
因此，如何提高样本管转移机械手的通用性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种样本管转移机械手，以提高样本管转移机械手的通用性。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种样本管转移机械手，包括：
抓取机构，所述抓取机构包括抓取动力装置、抓取安装板、凸轮、抓手、第一导向件和第一弹性元件，所述抓取动力装置设置于所述抓取安装板上，所述凸轮设置于所述抓取动力装置的输出轴，所述抓手包括滑动设置于所述第一导向件的第一夹爪和第二夹爪，所述凸轮位于所述第一夹爪和所述第二夹爪之间并与所述第一夹爪和所述第二夹爪接触，所述第一弹性元件设置于所述第一夹爪的外壁与所述抓取安装板之间和所述第二夹爪的外壁与所述抓取安装板之间；
升降机构，所述升降机构与所述抓取安装板连接，并且能够带动所述抓取机构作升降运动；
移动机构，所述升降机构设置于所述移动机构上，并且所述移动机构能够带动所述升降机构作旋转运动。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述抓取机构还包括设置于所述凸轮与所述第一夹爪和所述第二夹爪之间的传动件。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述第一导向件为第一导向轴，所述抓取机构还包括设置于所述第一导向轴与所述第一夹爪和所述第二夹爪之间的第一直线轴承。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述抓取机构还包括可拆卸连接于所述第一夹爪的第一抓指、可拆卸连接于所述第二夹爪的第二抓指和设置于所述抓取安装板的到位传感器，所述第一抓指和所述第二抓指的内壁与样本管的外壁配合。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述升降机构包括升降安装板、设置于所述升降安装板上的升降电机、与所述升降电机的输出轴连接的主动轮、设置于所述升降安装板上的从动轮、连接所述主动轮与所述从动轮的同步齿形带和直线导轨，所述同步齿形带与所述抓取安装板连接，并且所述抓取安装板与所述直线导轨通过升降滑块滑动连接，所述直线导轨设置于所述移动机构上。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述升降机构还包括设置于所述升降安装板的升降到位传感器。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述升降机构还包括设置于所述升降安装板的固定块、用于安装所述从动轮的安装块、设置于所述固定块与所述安装块之间的第二弹性元件和设置于所述升降安装板上的第二导向件，所述安装块滑动连接于所述第二导向件。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述第二导向件为第二导向轴，并且所述第二导向轴与所述安装块之间设置有用于减小摩擦力的第二直线轴承。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述移动机构包括电机固定座、设置于所述电机固定座上的旋转电机、与所述旋转电机的输出轴连接的转动连接轴和设置于所述转动连接轴远离所述旋转电机的一端的支撑柱，所述升降机构设置于所述支撑柱上。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述移动机构还包括设置于所述电机固定座上的旋转原点传感器。
优选地，在上述样本管转移机械手中，所述移动机构还包括呈螺旋状的旋转绕线件和用于保护所述样本管转移机械手的线缆的拖链，所述旋转绕线件设置于所述转动连接轴。
一种样本分析系统，包括如上任意一项所述的样本管转移机械手。
使用本发明所提供的样本管转移机械手时，由于凸轮设置于抓取动力装置的输出轴上，因此，抓取动力装置能够驱动凸轮转动；由于抓手包括滑动设置于第一导向件的第一夹爪和第二夹爪，凸轮位于第一夹爪和第二夹爪之间并与第一夹爪和第二夹爪接触，并且第一夹爪的外壁与抓取安装板之间和第二夹爪的外壁与抓取安装板之间均设置有第一弹性元件，因此，随着凸轮的转动，当凸轮与第一夹爪和第二夹爪的接触位置的极径逐渐变大时，凸轮推动第一夹爪和第二夹爪，使第一夹爪和第二夹爪克服第一弹性元件的压缩力沿第一导向件向凸轮的两侧滑动，实现抓手的张开动作，以便于张开至能够使样本管通过；当凸轮与第一夹爪和第二夹爪的接触位置的极径逐渐变小时，第一弹性元件的压缩力推动第一夹爪和第二夹爪沿第一导向件向凸轮的中心滑动，实现抓手的夹紧动作，以便于夹取样本管；待抓手夹取完样本管后，通过与抓取安装板连接的升降机构带动抓取机构作升降运动，使抓取机构的抓手夹取的样本管进行升降运动；由于升降机构设置于移动机构上，并且移动机构能够带动升降机构作旋转运动，因此，移动机构能够通过升降机构带动抓取结构作旋转运动，从而使得抓取机构的抓手带动样本管进行旋转运动，实现对样本管的转移。由此可见，本发明所提供的样本管转移机械手能够通过凸轮的转动调整第一夹爪和第二夹爪之间的距离，使抓手能够适应不同直径规格的样本管，使抓手能够抓取多种直径规格的样本管，提高了样本管转移机械手对样本管的兼容性，提高了样本管转移机械手的通用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例所提供的一种样本管转移机械手的装配结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种抓取机构的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种升降机构的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种移动机构的结构示意图。
其中，100为抓取机构，101为抓取动力装置，102为抓取安装板，103为凸轮，104为抓手，1041为第一夹爪，1041-a为第一抓指，1042为第二夹爪，1042-a为第二抓指，105为第一导向件，106为第一弹性元件，107为传动件，108为第一直线轴承，109为到位传感器，200为升降机构，201为升降安装板，202为升降电机，203为主动轮，204为从动轮，205为同步齿形带，206为直线导轨，207为升降滑块，208为升降到位传感器，209为安装块，210为第二弹性元件，211为第二导向件，212为第二直线轴承，300为移动机构，301为电机固定座，302为旋转电机，303为转动连接轴，304为支撑柱，305为旋转原点传感器，306为旋转绕线件，307为拖链，400为样本管。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种样本管转移机械手，以提高样本管转移机械手的通用性。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明实施例公开了一种样本管转移机械手，包括抓取机构100、升降机构200和移动机构300。
其中，抓取机构100包括抓取动力装置101、抓取安装板102、凸轮103、抓手104、第一导向件105和第一弹性元件106，抓取动力装置101设置于抓取安装板102上，凸轮103设置于抓取动力装置101的输出轴，抓手104包括滑动设置于第一导向件105的第一夹爪1041和第二夹爪1042，凸轮103位于第一夹爪1041和第二夹爪1042之间并与第一夹爪1041和第二夹爪1042接触，第一弹性元件106设置于第一夹爪1041的外壁与抓取安装板102之间和第二夹爪1042的外壁与抓取安装板102之间；升降机构200与抓取安装板102连接，并且能够通过同步齿形带传动方式带动抓取机构100作升降运动；升降机构200设置于移动机构300上，并且移动机构300能够通过转动连接轴303带动升降机构200作旋转运动。
使用本发明所提供的样本管转移机械手时，由于凸轮103设置于抓取动力装置101的输出轴上，因此，抓取动力装置101能够驱动凸轮103转动；由于抓手104包括滑动设置于第一导向件105的第一夹爪1041和第二夹爪1042，凸轮103位于第一夹爪1041和第二夹爪1042之间并与第一夹爪1041和第二夹爪1042接触，并且第一夹爪1041的外壁与抓取安装板102之间和第二夹爪1042的外壁与抓取安装板102之间均设置有第一弹性元件106，因此，随着凸轮103的转动，当凸轮103与第一夹爪1041和第二夹爪1042的接触位置的极径逐渐变大时，凸轮103推动第一夹爪1041和第二夹爪1042，使第一夹爪1041和第二夹爪1042克服第一弹性元件106的压缩力沿第一导向件105向凸轮103的两侧滑动，实现抓手104的张开动作，以便于张开至能够使样本管400通过；当凸轮103与第一夹爪1041和第二夹爪1042的接触位置的极径逐渐变小时，第一弹性元件106的压缩力推动第一夹爪1041和第二夹爪1042沿第一导向件105向凸轮103的中心滑动，实现抓手104的夹紧动作，以便于夹取样本管400；待抓手104夹取完样本管400后，通过与抓取安装板102连接的升降机构200带动抓取机构100作升降运动，使抓取机构100的抓手104夹取的样本管400进行升降运动；由于升降机构200设置于移动机构300上，并且移动机构300能够带动升降机构200作旋转运动，因此，移动机构300能够通过升降机构200带动抓取结构作旋转运动，从而使得抓取机构100的抓手104带动样本管400进行旋转运动，实现对样本管400的转移。由此可见，本发明所提供的样本管转移机械手能够通过凸轮103的转动调整第一夹爪1041和第二夹爪1042之间的距离，使抓手104能够适应不同直径规格的样本管400，使抓手104能够抓取多种直径规格的样本管400，提高了样本管转移机械手对样本管400的兼容性，提高了样本管转移机械手的通用性。
需要说明的是，上述第一弹性元件106可以是弹簧、胶体气囊或者橡胶块等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例采用弹簧，结构简单，便于安装。
进一步地，如图2所示，抓取机构100还包括设置于凸轮103与第一夹爪1041和第二夹爪1042之间的传动件107，以便于减小凸轮103与第一夹爪1041和凸轮103与第二夹爪1042之间的摩擦力，减小对凸轮103的磨损，延长该样本管转移机械手的使用寿命。
上述传动件107可以是转子、滚动轴承或者滚轮等类型零件，只要是能够转动，从而减小对凸轮103的磨损的零件类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例采用滚动轴承。
另外，第一导向件105可以是导向轴、导向杆或者导轨等类型零件，只要是能够对第一夹爪1041和第二夹爪1042的移动起到导向作用的零件均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的第一导向件105为第一导向轴，结构简单，便于加工制造。
并且，抓取机构100还包括设置于第一导向轴与第一夹爪1041和第二夹爪1042之间的第一直线轴承108，以便于减小第一夹爪1041和第二夹爪1042与第一导向轴之间的摩擦力，延长第一导向轴的使用寿命。
此外，抓取机构100还包括可拆卸连接于第一夹爪1041的第一抓指1041-a、可拆卸连接于第二夹爪1042的第二抓指1042-a和设置于抓取安装板102的到位传感器109，第一抓指1041-a和第二抓指1042-a的内壁与样本管400的外壁配合，以便于通过第一抓指1041-a和第二抓指1042-a夹紧样本管400的外壁，提高该样本管转移机械手的稳定性，通过到位传感器109检测样本管400是否到达抓手104能够抓取的位置，从而提高抓取精度。。
需要说明的是，上述第一抓指1041-a与第一夹爪1041和第二抓指1042-a与第二夹爪1042的连接方式可以是螺栓连接、卡扣连接或者另设连接板连接等可拆卸连接方式，也可以通过一体包胶工艺将第一抓指1041-a与第一夹爪1041连接，同时通过包胶工艺将第二抓指1042-a与第二夹爪1042连接，实现第一抓指1041-a与第一夹爪1041的一体化，实现第二抓指1042-a与第二夹爪1042的一体化；只要是能够将第一抓指1041-a设置于第一夹爪1041，将第二抓指1042-a设置于第二夹爪1042的方式均属于本发明保护范围内。
另外，第一抓指1041-a和第二抓指1042-a的材质可以是橡胶、树脂或者纤维等类型，只要是能够减少对样本管的损伤的非金属材料均属于本发明保护范围内。
并且，本发明所提供的样本管转移机械手能够但不仅限于用于样本管400的转移，还可以用于汽车零部件的转移、电子零部件的转移或者包装食品的转移等，因此，本发明对该样本管转移机械手的应用范围不作具体限定，实际应用中，可以根据待转移物品的形状适应性的更换第一抓指1041-a和第二抓指1042-a即可。
如图3所示，升降机构200包括升降安装板201、升降电机202、主动轮203、从动轮204、同步齿形带205和直线导轨206；升降电机202设置于升降安装板201，主动轮203与升降电机202的输出轴连接，以便于通过升降电机202带动主动轮203转动；从动轮204设置于升降安装板201上，同步齿形带205连接主动轮203与从动轮204，以便于使同步齿形带205在主动轮203和从动轮204之间形成闭环旋转运动，同步齿形带205与抓取安装板102连接，以便于通过同步齿形带205带动抓取安装板102作往复升降运动；并且抓取安装板102与直线导轨206通过升降滑块207滑动连接，以便于通过直线导轨206对抓取安装板102的升降运动进行导向，提高抓取安装板102的升降运动轨迹精度，从而提高抓取机构100的抓手104的升降运动轨迹；直线导轨206设置于移动机构300上的支撑柱304上，以便于使移动机构300通过支撑柱304的旋转带动直线导轨206旋转，从而带动升降机构200旋转，使得与升降结构连接的抓取安装板102旋转，带动抓取机构100旋转。
进一步地，升降机构200还包括设置于升降安装板201的升降到位传感器208，以便于检测升降机构200是否将抓取安装板102升降到位，从而判断抓取机构100的抓手104是否升降到位，提高该样本管转移机械手的运动准确性。
另外，升降机构200还包括固定块、安装块209、第二弹性元件210和第二导向件211；固定块设置于升降安装板201，安装块209用于安装从动轮204，第二弹性元件210设置于固定块与安装块209之间，第二导向件211设置于升降安装板201上，安装块209滑动连接于第二导向件211，以便于当同步齿形带205长时间运行发生松弛后，通过第二弹性元件210的压缩力推动安装块209沿第二导向件211向远离主动轮203的一侧滑动，安装块209带动从动轮204向远离主动轮203的一侧滑动，实现对同步齿形带205的张紧。
同样地，第二导向件211可以是导杆、导轨或者导向槽等类型零件，只要是能够对安装块209的移动起到导向作用，提高同步齿形带205的张紧精度的零件类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的第二导向件211为第二导向轴，并且第二导向轴与安装块209之间设置有第二直线轴承212，以便于减小第二导向轴与安装块209之间的摩擦力，延长该样本管转移机械手的使用寿命。
另外，第二弹性元件210可以是弹簧、胶体气囊或者橡胶块等类型，只要是压缩后产生压缩力能够张紧同步齿形带205的零件均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例采用弹簧，结构简单，便于安装。
本发明所提供的移动机构可以通过同步带传动方式、丝杠螺母传动方式或链传动方式等传动方式带动升降机构作旋转运动，也可以通过转动连接件将升降机构间接设置于移动机构的移动电机上，使升降机构作旋转运动，只要是能够移动升降机构200，从而移动抓取机构100的传动方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的移动机构300能够带动升降机构200作旋转运动。
具体地，如图3所示，移动机构300包括电机固定座301、设置于电机固定座301上的旋转电机302、与旋转电机302的输出轴连接的转动连接轴303和设置于转动连接轴303远离旋转电机302的一端的支撑柱304，以便于通过旋转电机302带动转动连接轴303转动，从而带动支撑柱304转动；使得设置于支撑柱304上的升降机构200能够转动。
需要说明的是，本发明实施例对转动连接轴303和支撑柱304的旋转角度不作具体限定，只要是能够满足使用要求的旋转角度均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的连接轴和支撑柱304均可以在旋转电机302的带动下沿第一方向转动0～90°，沿第二方向转动0～90°，第一方向为第二方向的反方向。
进一步地，移动机构300还包括设置于电机固定座301上的旋转原点传感器305，以便于通过旋转原点传感器305判断移动机构300是否将升降机构200旋转到位，从而判断与升降机构200连接的抓取机构100是否旋转到位。
上述旋转绕线件306可以是塑料件、不锈钢件或者碳纤维件等类型，只要是能够固定线缆，减少线缆的缠绕和磨损的类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的旋转绕线件306为特殊定制弹簧件，该特殊定制弹簧件在线缆的重力影响下能够将竖直方向的变形量控制在10％以内。
此外，本发明还公开了一种样本分析系统，包括如上任意一项所述的样本管转移机械手，因此兼具了上述样本管转移机械手的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种样本管转移机械手，其特征在于，包括：
抓取机构，所述抓取机构包括抓取动力装置、抓取安装板、凸轮、抓手、第一导向件和第一弹性元件，所述抓取动力装置设置于所述抓取安装板上，所述凸轮设置于所述抓取动力装置的输出轴，所述抓手包括滑动设置于所述第一导向件的第一夹爪和第二夹爪，所述凸轮位于所述第一夹爪和所述第二夹爪之间并与所述第一夹爪和所述第二夹爪接触，所述第一弹性元件设置于所述第一夹爪的外壁与所述抓取安装板之间和所述第二夹爪的外壁与所述抓取安装板之间；
升降机构，所述升降机构与所述抓取安装板连接，并且能够带动所述抓取机构作升降运动；
移动机构，所述升降机构设置于所述移动机构上，并且所述移动机构能够带动所述升降机构作旋转运动。
2.根据权利要求1所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述抓取机构还包括设置于所述凸轮与所述第一夹爪和所述第二夹爪之间的传动件。
3.根据权利要求1所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述第一导向件为第一导向轴，所述抓取机构还包括设置于所述第一导向轴与所述第一夹爪和所述第二夹爪之间的第一直线轴承。
4.根据权利要求3所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述抓取机构还包括设置于所述第一夹爪的第一抓指、设置于所述第二夹爪的第二抓指和设置于所述抓取安装板的到位传感器，所述第一抓指和所述第二抓指的内壁与样本管的外壁配合，并且所述第一抓指和所述第二抓指均采用非金属材料制造。
5.根据权利要求1所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述升降机构包括升降安装板、设置于所述升降安装板上的升降电机、与所述升降电机的输出轴连接的主动轮、设置于所述升降安装板上的从动轮、连接所述主动轮与所述从动轮的同步齿形带和直线导轨，所述同步齿形带与所述抓取安装板连接，并且所述抓取安装板与所述直线导轨通过升降滑块滑动连接，所述直线导轨设置于所述移动机构上。
6.根据权利要求5所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述升降机构还包括设置于所述升降安装板的升降到位传感器。
7.根据权利要求5所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述升降机构还包括设置于所述升降安装板的固定块、用于安装所述从动轮的安装块、设置于所述固定块与所述安装块之间的第二弹性元件和设置于所述升降安装板上的第二导向件，所述安装块滑动连接于所述第二导向件。
8.根据权利要求7所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述第二导向件为第二导向轴，并且所述第二导向轴与所述安装块之间设置有用于减小摩擦力的第二直线轴承。
9.根据权利要求1所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述移动机构包括电机固定座、设置于所述电机固定座上的旋转电机、与所述旋转电机的输出轴连接的转动连接轴和设置于所述转动连接轴远离所述旋转电机的一端的支撑柱，所述升降机构设置于所述支撑柱上。
10.根据权利要求9所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述移动机构还包括设置于所述电机固定座上的旋转原点传感器。
11.根据权利要求9所述的样本管转移机械手，其特征在于，所述移动机构还包括呈螺旋状的旋转绕线件和用于保护所述样本管转移机械手的线缆的拖链，所述旋转绕线件设置于所述转动连接轴。
12.一种样本分析系统，其特征在于，包括如权利要求1至11任意一项所述的样本管转移机械手。
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