CN115975776A - 外包装自动核酸采样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外包装自动核酸采样装置及方法，装置包括传送带、翻转机械手、采样机械手、拭子放置台、采样管放置台和控制台，翻转机械手和采样机械手相对设置，分列传送带两侧，传送带靠近采样机械手的外缘设置有挡板，所述拭子放置台上放置有若干拭子，所述采样管放置台上放置有若干采样管，翻转机械手的输出轴连接有能够夹持货物的夹持单元，采样机械手的输出轴连接有能够夹持拭子的第一机械手指，所述拭子包括短柄和涂抹头，拭子长度小于采样管内管径。本外包装自动核酸采样装置以及采样方法能够对货物完成自动核酸采样收集，自动化程度高，人工介入程度低，达到减少采样人员劳动强度，减少暴露以及感染几率的目的。

Description

外包装自动核酸采样装置及方法

技术领域

本发明属于核酸检测技术领域，涉及一种外包装自动核酸采样装置，还涉及一种利用上述采样装置进行外包装自动核酸采样的方法。

背景技术

为了防止病毒输入，进口货物尤其是冷链食品等货物需经过严格的核酸检测、消毒等环节才允许国内流通，现有海关、物流、冷库等场景中，货物多以集装箱为单位进行运输，核酸检测环节中的采样工作一般由人工完成，采样人员以整柜货物数量为抽样基数，按照一定的比例进行抽检采样，劳动强度高，暴露以及感染几率大。

发明内容

基于上述需求，本发明提供一种外包装自动核酸采样装置。

该外包装自动核酸采样装置的技术方案是这样实现的：

一种外包装自动核酸采样装置，包括传送带、翻转机械手、采样机械手、拭子放置台、采样管放置台和控制台，所述翻转机械手和采样机械手相对设置，分列传送带两侧，传送带靠近采样机械手的外缘设置有挡板，所述拭子放置台上放置有若干拭子，所述采样管放置台上放置有若干采样管，翻转机械手的输出轴连接有能够夹持货物的夹持单元，采样机械手的输出轴连接有能够夹持拭子的第一机械手指，所述拭子包括短柄和涂抹头，拭子长度小于采样管内管径。

进一步的，所述夹持单元包括基板、气缸和夹板，基板连接于翻转机械手的输出轴上，基板环向固定设置有四个气缸，四个气缸中相邻的两个气缸之间的夹角均为直角，气缸伸缩部上均固定设置有向下延伸的夹板。

进一步的，翻转机械手一侧设置有校正单元，所述校正单元包括气缸和校正板，气缸伸缩部与校正板相连接，校正板包括直板和斜板，沿传送带运动方向，直板位于斜板之前，且直板平行于挡板，斜板与挡板之间的距离逐渐缩小。

进一步的，所述拭子放置台设置有拭子盒，拭子盒上分布有若干孔洞，拭子插设于孔洞之中。

进一步的，所述采样管放置台上设置有采样管盒，采样管盒上分布有若干固定孔，采样管插设于固定孔之中。

进一步的，所述采样管还匹配有扣盖其上的密封盖，所述固定孔内壁设置有弹性材料制成的夹紧层。

进一步的，所述采样机械手的输出轴连接有基座，第一机械手指设置于基座的一侧面上，所述基座的其他侧面上还设置有能够夹持密封盖的第二机械手指。

本发明还提供一种利用上述采样装置进行外包装自动核酸采样的方法，其包含以下步骤：

S1、将抽取的待核酸采样货物搬运流转至传送带上并使货物外包装的同一个侧面与挡板贴合接触；

S2、通过控制台控制传送带停启，使沿传送带运动方向的首个货物运送至预设位置，根据预设轨迹算法，控制台控制采样机械手移动至拭子放置台上相应拭子位置处，通过控制第一机械手指夹持该拭子并通过该拭子对货物朝上的外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台控制采样机械手移动至采样管放置台上相应采样管正上方，并通过控制第一机械手指将拭子置于采样管中；

S3、根据预设轨迹算法，通过控制台控制翻转机械手上的夹持单元自货物朝上的外包装面伸入对货物进行夹持固定以及提升，并使得货物其他五个外包装面中的一个外包装面面向采样机械手，控制台控制采样机械手移动至拭子放置台上相应拭子位置处，通过控制第一机械手指夹持该拭子并通过该拭子对该面向采样机械手的货物外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台控制采样机械手移动至采样管放置台上相应采样管正上方，并通过控制第一机械手指将拭子置于采样管中，使得货物其他四个外包装面依次面向采样机械手，并通过控制采样机械手相应完成其他四个外包装面的涂抹采样；

S4、通过控制台控制翻转机械手解除对货物的夹持固定并将货物置于传送带上，控制传送带运动将货物运送出；

S5、重复以上步骤S2至S4，依次完成对其他待核酸采样货物的涂抹采样。

进一步的，采样管上扣盖有密封盖，拭子涂抹采样完成后，控制台控制采样机械手移动至采样管放置台上相应采样管正上方，控制台控制第二机械手指夹持该采样管上的密封盖并使密封盖与采样管脱离，控制台控制第一机械手指将拭子置于采样管中，再通过控制采样机械手使密封盖扣盖于采样管上，最后控制第二机械手指脱离密封盖。

本外包装自动核酸采样装置以及采样方法能够对货物完成自动核酸采样收集，自动化程度高，人工介入程度低，达到减少采样人员劳动强度，减少暴露以及感染几率的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本外包装自动核酸采样装置结构示意图；

图2是本外包装自动核酸采样装置夹持单元结构示意图；

图3是本外包装自动核酸采样装置机械手指结构示意图；

图4是本外包装自动核酸采样装置拭子放置台结构示意图；

图5是本外包装自动核酸采样装置拭子结构示意图；

图6是本外包装自动核酸采样装置采样管放置台结构示意图。

附图标记说明：

图中：1.传送带、2.翻转机械手、3.采样机械手、4.拭子放置台、5.采样管放置台、6.校正单元、7.控制台、8.货物、21.基板、22.气缸、23.夹板、31.基座、32.第一机械手指、33.第二机械手指、41.拭子盒、42.孔洞、43.拭子、431.短柄、432.涂抹头、51.采样管盒、52.固定孔、53.采样管、54.密封盖、61.挡板、62.气缸、63.校正板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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发明。

一种外包装自动核酸采样装置，如图1至图6所示，包括传送带1、翻转机械手2、采样机械手3、拭子放置台4、采样管放置台5和控制台7，所述翻转机械手2和采样机械手3相对设置，分列传送带1两侧，传送带1靠近采样机械手3的外缘设置有挡板61，所述拭子放置台4上放置有若干拭子43，所述采样管放置台5上放置有若干采样管53，翻转机械手2的输出轴连接有能够夹持货物8的夹持单元，采样机械手3的输出轴连接有能够夹持拭子43的第一机械手指32，所述拭子43包括短柄431和涂抹头432，拭子43长度小于采样管53内管径。

本装置中的传送带1具体而言可以由电动滚筒组装而成，也可以由现有的其他形式的传送结构例如导辊等组装而成。自整柜货物中抽取的待核酸采样货物经搬运流转至本外包装自动核酸采样装置上的传送带1，为了便于后续翻转机械手2和采样机械手3工作，码放时，需要将待核酸采样货物的同一个侧面与挡板61贴合接触。本装置中的拭子43置于病毒保存液之中，以使其能够充分浸润病毒保存液，便于后续涂抹采样。本装置中的翻转机械手2用于夹持待核酸采样货物并带动货物进行翻转，使货物各外包装面依次面向采样机械手3。本装置中的采样机械手3用于夹持拭子放置台4上的拭子43并带动拭子43对货物各外包装面进行涂抹采样，以及将涂抹采样后的拭子43放置于采样管放置台5上相应的采样管53中。翻转机械手2和采样机械手3优选现有成熟的六轴机械手，翻转机械手2运动轨迹、采样机械手3运动轨迹均根据预先编制的轨迹算法进行控制运行。

本装置中的拭子43采用短柄结构，拭子43的整体长度小于采样管53内管径，拭子43能够整体置于采样管53中，当一个采样管53需存放多个采样拭子43时，在先入管的拭子43不会对在后入管的拭子43造成干涉。本装置中还设置有位置传感器，用于检测货物是否到达预设位置。本装置中还设置有计数传感器，用于对完成采样的货物进行数量统计。本装置各机构部件的运动状态由控制台7进行控制。

本装置中，如图2所示，所述夹持单元包括基板21、气缸22和夹板23，基板21连接于翻转机械手2的输出轴上，基板21环向固定设置有四个气缸22，四个气缸22中相邻的两个气缸22之间的夹角均为直角，气缸22伸缩部上均固定设置有向下延伸的夹板23。夹持单元夹持货物时，先通过控制台7控制四个气缸22伸缩部伸出，与气缸22伸缩部相连接的夹板23相应向外扩展，便于夹板23自货物朝上的外包装面向下伸入，伸入动作完成后，再通过控制台7控制四个气缸22伸缩部缩回，夹板23相应回缩完成对货物的夹持固定。为了增大夹板23与货物之间的摩擦力，夹板23内侧设置有橡胶制成的阻尼层。

本装置中，如图1所示，翻转机械手2一侧设置有校正单元6，所述校正单元6包括气缸62和校正板63，气缸62伸缩部与校正板63相连接，校正板63包括直板和斜板，沿传送带1运动方向，直板位于斜板之前，且直板平行于挡板61，斜板与挡板61之间的距离逐渐缩小。

抽取的待核酸采样货物经搬运流转至本外包装自动核酸采样装置上的传送带1上，流转过程中，货物位置可能会发生轻微错位，使得货物无法完全满足外包装同一侧面与挡板61贴合接触的状态。因此本装置在传送带1翻转机械手2一侧设置校正单元6，货物在到达预设位置之前需先通过校正单元6，通过气缸62伸缩能够调整直板与挡板61之间的距离，实际使用中，根据货物垂直于传送带1运动方向上的外包装尺寸调整直板与挡板61之间的距离，使得该距离略大于上述外包装尺寸，即不会影响货物的顺利通过，也能满足货物外包装侧面与挡板61贴合接触的要求。货物在传送带1上由后向前运动，其先与斜板相接触，在传动带1带动以及斜板的阻挡作用下，货物会产生旋转达到对位置姿态进行校正的目的，从而满足外包装同一侧面与挡板61贴合接触的要求。当货物调整位置姿态后与挡板61贴合接触的侧面与其他货物不同时，还需人工辅助完成相应调整。

本装置中，如图4所示，所述拭子放置台4设置有拭子盒41，拭子盒41上分布有若干孔洞42，拭子43插设于孔洞42之中。孔洞42中添加有病毒保存液，使得拭子涂抹头432能够充分充分浸润，便于后续涂抹采样。

本装置中，如图6所示，所述采样管放置台5上设置有采样管盒51，采样管盒51上分布有若干固定孔52，采样管53插设于固定孔52之中。本装置中，所述采样管53还匹配有扣盖其上的密封盖54，所述固定孔52内壁设置有弹性材料制成的夹紧层。

本装置中，如图3所示，所述采样机械手3的输出轴连接有基座31，第一机械手指32设置于基座31的一侧面上，所述基座31的其他侧面上还设置有能够夹持密封盖54的第二机械手指33。第二机械手指33能够通过夹持密封盖54，再配合采样机械手3动作，完成开盖、扣盖工作。

利用上述采样装置对整柜货物进行抽样核酸检测，具体而言，将货物由集装箱头部至尾部划分为数量相当各层包含列数相差不超过两列的若干层，每层包含若干列，在每层选取位置大致相同的一列(位置相差不超过两列)并按照左上、左下、右上、右下、中间位置各抽取一件(共抽取五件货物)进行核酸采样。举例而言，货物共有100列，可以将之划分为3层，第一层33列，第二次34列，第三层33列，第一层选取第10列进行抽样，第二层选取第11列进行抽样，第三层选取第11列进行抽样，每列抽取5件货物(共计15件)进行核酸采样。

利用上述采样装置进行外包装自动核酸采样的方法，包含以下步骤：

S1、将抽取的待核酸采样货物搬运流转至传送带1上并使货物外包装的同一个侧面与挡板61贴合接触；

S2、通过控制台7控制传送带1停启，使沿传送带1运动方向的首个货物运送至预设位置，根据预设轨迹算法，控制台7控制采样机械手3移动至拭子放置台4上相应拭子43位置处，通过控制第一机械手指32夹持该拭子43并通过该拭子43对货物朝上的外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台7控制采样机械手3移动至采样管放置台5上相应采样管53正上方，并通过控制第一机械手指32将拭子43置于采样管53中；

S3、根据预设轨迹算法，通过控制台7控制翻转机械手2上的夹持单元自货物朝上的外包装面伸入对货物进行夹持固定以及提升，并使得货物其他五个外包装面中的一个外包装面面向采样机械手3，控制台7控制采样机械手3移动至拭子放置台4上相应拭子43位置处，通过控制第一机械手指32夹持该拭子43并通过该拭子43对该面向采样机械手3的货物外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台7控制采样机械手3移动至采样管放置台5上相应采样管53正上方，并通过控制第一机械手指32将拭子43置于采样管53中，使得货物其他四个外包装面依次面向采样机械手3，并通过控制采样机械手3相应完成其他四个外包装面的涂抹采样；

S4、通过控制台7控制翻转机械手2解除对货物的夹持固定并将货物置于传送带1上，控制传送带1运动将货物运送出；

S5、重复以上步骤S2至S4，依次完成对其他待核酸采样货物的涂抹采样。

以上采样方法中，货物的一个外包装面对应若干个采样区域，每个采样区域的面积不小于10×10平方厘米，货物的一个外包装面可以使用两支拭子43进行采样，一个货物共使用十二支拭子43完成对整个外包装面的采样，该十二支拭子43对应放入一个采样管53中进行保存。

本外包装自动核酸采样方法中，当采样管53上扣盖有密封盖54时还包括以下步骤：拭子43涂抹采样完成后，控制台7控制采样机械手3移动至采样管放置台5上相应采样管53正上方，控制台7控制第二机械手指33夹持该采样管53上的密封盖54并使密封盖54与采样管53脱离，控制台7控制第一机械手指32将拭子43置于采样管53中，再通过控制采样机械手3使密封盖54扣盖于采样管53上，最后控制第二机械手指33脱离密封盖54。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外包装自动核酸采样装置，其特征在于：包括传送带(1)、翻转机械手(2)、采样机械手(3)、拭子放置台(4)、采样管放置台(5)和控制台(7)，所述翻转机械手(2)和采样机械手(3)相对设置，分列传送带(1)两侧，传送带(1)靠近采样机械手(3)的外缘设置有挡板(61)，所述拭子放置台(4)上放置有若干拭子(43)，所述采样管放置台(5)上放置有若干采样管(53)，翻转机械手(2)的输出轴连接有能够夹持货物(8)的夹持单元，采样机械手(3)的输出轴连接有能够夹持拭子(43)的第一机械手指(32)，所述拭子(43)包括短柄(431)和涂抹头(432)，拭子(43)长度小于采样管(53)内管径。

2.根据权利要求1所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：所述夹持单元包括基板(21)、气缸(22)和夹板(23)，基板(21)连接于翻转机械手(2)的输出轴上，基板(21)环向固定设置有四个气缸(22)，四个气缸(22)中相邻的两个气缸(22)之间的夹角均为直角，气缸(22)伸缩部上均固定设置有向下延伸的夹板(23)。

3.根据权利要求2所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：翻转机械手(2)一侧设置有校正单元(6)，所述校正单元(6)包括气缸(62)和校正板(63)，气缸(62)伸缩部与校正板(63)相连接，校正板(63)包括直板和斜板，沿传送带(1)运动方向，直板位于斜板之前，且直板平行于挡板(61)，斜板与挡板(61)之间的距离逐渐缩小。

4.根据权利要求3所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：所述拭子放置台(4)设置有拭子盒(41)，拭子盒(41)上分布有若干孔洞(42)，拭子(43)插设于孔洞(42)之中。

5.根据权利要求4所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：所述采样管放置台(5)上设置有采样管盒(51)，采样管盒(51)上分布有若干固定孔(52)，采样管(53)插设于固定孔(52)之中。

6.根据权利要求5所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：所述采样管(53)还匹配有扣盖其上的密封盖(54)，所述固定孔(52)内壁设置有弹性材料制成的夹紧层。

7.根据权利要求6所述的外包装自动核酸采样装置，其特征在于：所述采样机械手(3)的输出轴连接有基座(31)，第一机械手指(32)设置于基座(31)的一侧面上，所述基座(31)的其他侧面上还设置有能够夹持密封盖(54)的第二机械手指(33)。

8.一种采用权利要求1至7中任一项权利要求所述的装置进行外包装自动核酸采样的方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1、将抽取的待核酸采样货物搬运流转至传送带(1)上并使货物外包装的同一个侧面与挡板(61)贴合接触；

S2、通过控制台(7)控制传送带(1)停启，使沿传送带(1)运动方向的首个货物运送至预设位置，根据预设轨迹算法，控制台(7)控制采样机械手(3)移动至拭子放置台(4)上相应拭子(43)位置处，通过控制第一机械手指(32)夹持该拭子(43)并通过该拭子(43)对货物朝上的外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台(7)控制采样机械手(3)移动至采样管放置台(5)上相应采样管(53)正上方，并通过控制第一机械手指(32)将拭子(43)置于采样管(53)中；

S3、根据预设轨迹算法，通过控制台(7)控制翻转机械手(2)上的夹持单元自货物朝上的外包装面伸入对货物进行夹持固定以及提升，并使得货物其他五个外包装面中的一个外包装面面向采样机械手(3)，控制台(7)控制采样机械手(3)移动至拭子放置台(4)上相应拭子(43)位置处，通过控制第一机械手指(32)夹持该拭子(43)并通过该拭子(43)对该面向采样机械手(3)的货物外包装面进行涂抹采样，涂抹采样完成后，控制台(7)控制采样机械手(3)移动至采样管放置台(5)上相应采样管(53)正上方，并通过控制第一机械手指(32)将拭子(43)置于采样管(53)中，使得货物其他四个外包装面依次面向采样机械手(3)，并通过控制采样机械手(3)相应完成其他四个外包装面的涂抹采样；

S4、通过控制台(7)控制翻转机械手(2)解除对货物的夹持固定并将货物置于传送带(1)上，控制传送带(1)运动将货物运送出；

S5、重复以上步骤S2至S4，依次完成对其他待核酸采样货物的涂抹采样。

9.根据权利要求8所述的外包装自动核酸采样方法，其特征在于：采样管(53)上扣盖有密封盖(54)，拭子(43)涂抹采样完成后，控制台(7)控制采样机械手(3)移动至采样管放置台(5)上相应采样管(53)正上方，控制台(7)控制第二机械手指(33)夹持该采样管(53)上的密封盖(54)并使密封盖(54)与采样管(53)脱离，控制台(7)控制第一机械手指(32)将拭子(43)置于采样管(53)中，再通过控制采样机械手(3)使密封盖(54)扣盖于采样管(53)上，最后控制第二机械手指(33)脱离密封盖(54)。

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