CN116146445B - 机器人工作站中注射泵的标定方法和机器人工作站 - Google Patents

Abstract

本说明书实施方式提供了机器人工作站中注射泵的标定方法和机器人工作站。所述方法应用于所述机器人工作站的控制器，所述方法包括：控制注射泵向指定容器注入指定体积的液体；获取所述液体的实际质量；基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积；根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵。通过上述技术方法，可以对注射泵进行校准，提高注射泵的精度。

Description

机器人工作站中注射泵的标定方法和机器人工作站

技术领域

本说明书涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人工作站中注射泵的标定方法和机器人工作站。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人工作站在很多领域都进行的广泛的使用。尤其是，机器人可以长时间、高稳定性的工作，在很大程度上提升了生产的效率。具体的，在一些试验或者配方制备领域，采用机器人工作站，提升了产量，减少了人力劳动。

针对注射泵的自动化领域，在一些试验或配方过程，液体的用量可能会有严格的要求。比如在流动相领域，流动相成分比例需要达到预设要求。如此，需要要求机器人工作站的注射泵具有较为准确的取量。一些情况下，机器人工作站的注射泵经过长期使用之后，可能存在精度下降的问题。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施方式提供了机器人工作站中注射泵的标定方法和机器人工作站，对注射泵进行自动校准，从而提升注射泵的精度。

本说明书实施方式提供一种机器人工作站中注射泵的标定方法，其特征在于，所述方法应用于所述机器人工作站的控制器，所述方法包括：控制注射泵向指定容器注入指定体积的液体；获取所述液体的实际质量；基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积；根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵。

本说明书实施方式提供一种机器人工作站，应用有前述方法标定所述机器人工作站的注射泵。

本说明书实施方式提供的技术方案，通过机器人工作站的控制器控制注射泵向指定容器注入指定体积的液体，获得注入液体的实际质量，根据实际质量和液体的密度得出液体的实际体积，对液体的实际体积和指定体积之间进行运算得出两者之间的函数关系，根据得出的函数关系对注射泵进行校准。如此，可以提供注射泵校准的功能，提高了注射泵的精度。

附图说明

附图是用来提供对说明书实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本说明书，但并不构成对本说明书实施方式的限制。

图1是本说明书实施方式提供机器人工作站中注射泵的标定的流程图；

图2是本说明书实施方式提供水的温度和密度的对照表。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本说明书实施方式提供了一种机器人工作站中注射泵的标定方法，所述标定的方法可以应用于所述机器人工作站的控制器。所述机器人工作站中注射泵的标定方法可以包括以下步骤。

步骤S110：控制注射泵向指定容器注入指定体积的液体。

在本实施方式中，首先可以为机器人工作站的控制器中设置注入液体的体积，控制器控制注射泵向指定容器注入设置的体积的液体。为注射泵标定提供样本，并提供指定体积数值。

在本实施方式中，机器人工作站可以是指以一台或多台机器人为主，配以相应的周边设备。例如机械手、传送机等。也可是指借助工人的辅助操作一起完成相对独立的一种作业或工序的一组设备组合。例如，机器人工作站包括控制器，机械手等。

在本实施方式中，所述控制器可以是一种具有一定逻辑运算能力的处理器，可以按照一定的程序逻辑执行相应的功能。具体的，例如，控制器可以向机器人发出控制指令，以控制机器人执行相应的操作。在一些具体的实施方式中，控制器可以包括设置有处理器的电路板，以及运行在所述处理器中的软体。具体的，例如，控制器可以储存向指定容器注入指定液体的体积的指令，控制器在控制注射泵向指定容器注入液体的体积是控制器接收到用户输入到控制器的体积指令的数值。

在本实施方式中，注射泵可以是指由步进电机及其驱动器、丝杆和支架等构成，具有往复移动的丝杆、螺母。螺母与注射器的活塞相连，注射器里盛放液体，实现高精度，平稳无脉动的液体传输到指定容器中。

在本实施方式中，指定容器可以是指盛放注射泵注入液体的器皿。具体的，例如，烧杯、西林瓶等。

在本实施方式中，指定体积的液体可以是指注射泵控制器根据接收到人员设置的向指定容器中注入相对应液体的体积数值。注入指定容器的液体可以是根据用户流动相配液的配方指定的。具体的，例如，甲醇、乙腈，三氟乙酸等。

步骤S120：获取所述液体的实际质量。

在本实施方式中，控制器获得液体的实际质量。为注射泵标定提供样本的质量数值。

在本实施方式中，实际质量可以是指液体实际具有的质量，去除了盛放液体的指定容器的质量。可以是指控制器在注入液体后获得的总质量减去在注入液体之前的指定容器的质量。

在本实施方式中，控制器获取液体的实际质量，可以为控制器接收为液体称重的天平输出的质量数值。当然，在一些实施方式中，控制器也可以接收由外部控制设备输入的质量数值，例如，由电脑输入。

步骤S130：基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积。

在本实施方式中，控制器根据液体的实际质量和密度计算得出指定容器中液体的实际体积，再根据液体的实际体积和指定体积之间进行运算得出两者之间的函数关系，通过该函数关系对注射泵进行标定。对注射泵进行校准，提高注射泵的精度。

在本实施方式中，液体的密度可以是指每单位体积内的质量。不同物质的液体的密度也不同。具体的，例如，在相同条件下，99.5％甲醇的密度为0.79克每立方厘米，乙腈的密度为0.78克每立方厘米。

在本实施方式中，实际体积可以是指注射泵注入到指定容器中的液体的实际存在的体积。控制器可以使用实际质量和液体的密度进行运算得出指定容器中液体的实际体积。具体的，例如，控制器可以根据公式v＝m/ρ得出实际体积。其中，v可以表示实际体积，m可以表示液体的实际质量，ρ可表示液体的密度。

步骤S140：根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵。

在本实施方式中，函数关系可以是指实际体积与指定体积之间相对应的关系。例如，指定体积为1L，实际体积为999ML之间相对应的关系。可以通过得出实际体积与指定体积的函数关系，进而在向注射泵下达控制指令时，可以根据所述函数关系控制所述注射泵对于实际注射的液体体积进行一定的补偿，如此达成提升注射泵的精度。

在本实施方式中，标定可以是对误差的注射泵进行校准，使注射泵达到要求的精度。

在本实施方式中，通过控制器控制注射泵向指定容器注入指定液体，获得注入液体的实际质量。控制器根据液体的实际质量和该液体的密度得出实际体积，根据液体的实际体积和指定体积之间的函数关系，对注射泵进行校准，提高注射泵的精度。

在本实施方式中，所述机器人工作站包括机械手和天平，所述机器人工作站中注射泵的标定方法还包括：控制所述机械手将所述指定容器放置到所述天平；相应的，基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积的步骤中，通过所述天平称量得出所述液体的实际质量。

在本实施方式中，机器人工作站包括机械手和天平，控制器控制机械手将指定容器放置到天平上，在通过实际质量和所述液体的密度得到指定容器中液体的实际体积的步骤中，通过天平对液体称重获得液体的实际质量，将实际质量信号传送指控制器。为控制器计算实际体积提供该液体的实际质量。

在本实施方式中，机器人工作站中机器人可以有多个组成部分，机械手可以是所述机器人的一部分。在一些实施方式中，机械手也可以直接表示机器人工作站中设置的机器人。机械手可以是在控制器的控制下，抓取指定容器、搬运指定容器到天平上等自动操作的装置。

在本实施方式中，天平可以是指通过衡量物体质量的仪器。具体的，例如衡量指液体的质量。具体的，天平可以在得出物体质量之后向控制器反馈相应的信号。如此，控制器可以通过天平获取被称重物体的质量。

在一些实施方式中，所述天平可以执行对于容器的去皮操作。具体的，例如，指定容器放置在天平上之后，天平可以根据指定容器的质量，变更计量基准；如此，在指定容器中加入液体之后，可以直接称量得出液体的质量。当然，天平还可以记录指定容器的质量，再得出指定容器和液体的总质量之后，用总质量去除所述指定容器的质量得出液体的实际质量。

在本实施方式中，称量可以是指测量液体的质量的过程。例如天平称重是将装有液体的指定容器和砝码在天平上进行比较以求得物体的重量的过程。

在一些实施方式中，所述控制器每间隔设定时长自动执行所述注射泵的标定方法；或者，所述控制器在控制所述机器人工作站完成指定任务或者工作量之后，自行启动执行所述注射泵的标定方法。

在本实施方式中，可以是在每间隔设定时长的时候，控制器自动执行注射泵的标定方法。也可以是在机器人工作站完成指定任务或者工作量之后，控制器自动执行注射泵的标定方法。具体的，例如，指定任务或者工作量可以是完成100分配方制备或者50次试验，注射泵在完成100分配方准备或者50次试验时，控制器自动启动执行注射泵的标定方法。在相隔一段时间时候，控制器自行启动执行注射泵的标定方法对注射泵进行标定，可以提高注射泵的精度。

在本实施方式中，设定时长可以是指用户对控制器设置了注射泵标定的间隔时间。具体的，例如，设定时长为8小时，每间隔8小时控制器自行启动执行注射泵的标定方法。

在本实施方式中，所述机器人工作站包括温度传感器，所述机器人工作站中注射泵的标定方法还包括：接收所述温度传感器测得的所述液体的温度；基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度；相应的，基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积的步骤中，基于所述实际质量和所述液体处于所述温度的密度，得到所述液体的实际体积。

在本实施方式中，机器人工作站可以包括温度传感器，控制器接收温度传感器发送对液体所测得的温度信号，通过液体的温度确定该液体处于该温度下的密度。在压强不变的情况下，液体的密度与压强和温度有关。在通过液体的实际质量和实际体积得出指定容器的实际体积的步骤中，液体的实际体积等于实际质量/密度。结合液体的温度得出液体的密度，如此为校准注射泵提供较为准确的实际体积。

在本实施方式中，温度传感器可以是指能够测量液体的温度并转换成可用输出温度信号的传感器。具体的，温度传感器与所述控制器电性连接，如此，控制器可以接收所述温度传感器输出的温度信号，进而得出液体的温度。

在本实施方式中，基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度的步骤之前，所述得到所述液体的密度的方法可以包括：接收所述液体的温度密度关系数据；其中，所述温度密度关系数据是指所述液体的密度与所述液体的温度相对应关系的数据；相应的，基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度的步骤中，基于所述温度密度关系数据得出所述液体处于所述温度的密度。

在本实施方式中，控制器根据液体的温度确定该液体处于温度的密度的步骤之前，控制器接收用户输入的液体的温度密度关系系数。在控制器根据器根据液体的温度确定该液体处于温度的密度的步骤中，控制器根据温度密度关系数据得出该液体在该温度下的密度。为计算液体的实际体积提供该液体密度的数据。

在本实施方式中，温度密度关系数据可以是指表示在压强一定的情况下，液体的温度和密度之间对应关系的数据。具体的，例如，请参阅图2，水的温度和密度对照表，水的温度在14度时，该水的密度为0.999200克每立方厘米，水的温度在28度时，该水的密度为0.996262克每立方厘米等。

在实施方式中，基于所述温度密度关系数据得出所述液体处于所述温度的密度的步骤中，得出所述液体处于所述温度的密度的方法包括：基于所述温度密度关系数据运用插补方法进行计算得到所述密度。

在本实施方式中，控制器根据液体的温度密度关系数据的出该液体处于一定温度时的密度的步骤中，控制器对液体的温度密度系数运用插补方法进行计算得出该液体在该温度的密度。为控制器计算液体的密度提供方法。

在本实施方式中，插补方法可以是指根据给定的温度密度关系数据定轮廓线性，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法。例如，液体的温度位于两温度之间，运用插补方法计算得出液体处于该温度的密度。具体的，例如，请参阅图2，液体是水，温度为27.25摄氏度，图2中水的温度和密度对照表中没有27.25摄氏度，通过对27.0摄氏度的密度和27.5摄氏度的密度进行运用插补方法计算得出水在27.25摄氏度时的密度。

在实施方式中，在根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵的步骤中，所述注射泵包括步进式电机，所述机器人工作站中注射泵的标定的方法包括：根据所述函数关系确定所述步进式电机的步进数与所述指定体积的步进数体积关系；基于所述步进数体积关系校准所述注射泵。

在本实施方式中，注射泵包括步进式电机，在根据实际体积与指定体积之间的步骤中，控制器根据液体的实际体积与指定体积之间的函数关系确定步进式电机与指定体积的步进数体积关，根据步进数体积关系对注射泵进行校准。具体的，例如，指定体积为1L，步进式电机走90步，注入指定容器中的实际体积为0.9L，如果需要向指定容器注入液体的实际体积为1L时，指定体积需要为10/9L，步进式电机走的步进式数100步。把步进式电机的步进数与指定体积之间的关系调整为指定体积1L和步进式数100步相对应关系后，液体的指定体积和实际体积是一致的。

在本实施方式中，步进式电机可以是指一种将电脉冲信号转化成角位移或线位移的电动机，转子前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

在本实施方式中，步进数可以是指注射泵向指定容器中注入液体，步进式电机所走的步数。

在本实施方式中，步进数体积关系可以是指步进式电机所走的步数与注射泵向指定容器中注入液体的指定体积之间的关系。具体的，例如，注射泵向指定容器中注入的指定体积1ml的液体，步进式电机需要走5步。

在本实施方式中，校准可以是指通过步进数体积关系对注射泵注入指定容器中的液体的实际体积与指定体积进行修正的过程。

在实施方式中，根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵的步骤中，所述机器人工作站中注射泵的标定的方法包括：接收所述液体的多组所述指定体积，其中，所述指定体积不超过所述指定容器的量程；基于所述液体的多组所述指定体积得出与多组所述指定体积相对应的多组所述实际体积；基于所述液体的多组所述指定体积和多组所述实际体积运用线性拟合方法计算得出所述函数关系；其中，所述函数关系的关系式为F(X，B)＝KX+B；其中，F(X，B)为所述指定体积，X为所述实际体积，K为所述函数关系的系数，B为常数；基于所述系数校准所述注射泵。

在本实施方式中，控制器接收到多组注射泵向指定容器注入指定体积的液体，控制器控制注射泵向指定容器注入多组指定体积的液体，指定体积不超过指定容器的量程，分别计算得出每组液体的指定体积相对应的实际体积，形成多组与指定体积对应的实际体积，并对多组指定体积与实际体积对应关系运用最小二乘法的线性拟合方法计算得出指定体积和实际体积之间的函数关系，根据该函数关系校准注射泵。为标定注射泵提供计算方法。

在本实施方式中，指定容器的量程可以是指盛放注射泵注入液体的器皿的最大体积的限制。例如，指定容器的量程为1000ml，指定体积可以是在1000ml以及1000ml以下的范围中指定体积。具体的，例如，200ml、300ml、250ml、1000ml等。

在本实施方式中，线性拟合方法可以是指在多组指定体积和实际体积构成的点中找到一条最合适的线来拟合所有的点的方法。

在本实施方式中，F(X，B)＝KX+B，可以是指对多组指定体积和实际体积构成的点拟合成的一条直线，F(X，B)表示指定体积，X表示实际体积，K表示函数关系的系数，B表示常数。具体的，例如，当B等于0时，直线中的一点为指定体积为1000ml，实际体积为800ml，系数K为1.25，如果需要向指定容器注入1000ml的实际体积时，指定体积需要1250ml。指定体积是实际体积的1.25倍，根据指定体积是实际体积的1.25倍对注射泵进行校准。校准之后注射泵向指定容器注入液体的实际体积能够达到要求。

在本实施方式中，所述机器人工作站包括机械手，基于所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵的步骤之后，所述机器人工作站中注射泵的标定的方法还包括：控制机械手将装有所述液体的所述指定容器放置在样品位置处。

在本实施方式中，在根据液体的实际体积与指定体积之间的函数关系，标定注射泵的步骤之后，控制器控制机械手把装有液体的指定容器放置在样品位置的地方。把装有液体的放置指定的位置，为进一步试验或配方提供环境。

在一些实施方式中，控制器还可以控制机械手将指定容器中的液体倒入规定盛放液体的容器中，还可以对指定容器进行清洗，也可以将清洗后的指定容器放置在指定位置，还可以将指定容器放置在接注射泵注射液体的位置等。本说明书实施方式提供了一种机器人工作站，所述机器人工作站可以采用本说明书提供的实施方式标定所述机器人工作站的注射泵。

以上实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅为本说明书中的部分实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本说明书的公开范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人工作站中注射泵的标定方法，其特征在于，所述方法应用于所述机器人工作站的控制器，所述注射泵包括步进式电机，所述机器人工作站包括机械手和天平，所述方法包括：

控制注射泵向指定容器注入指定体积的液体；

控制所述机械手将所述指定容器放置到所述天平；

获取所述液体的实际质量；

基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积；其中，所述液体实际质量通过所述天平称量得出所述液体的实际质量；

根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵；其中，根据所述函数关系确定所述步进式电机的步进数与所述指定体积的步进数体积关系；基于所述步进数体积关系校准所述注射泵；接收所述液体的多组所述指定体积，其中，所述指定体积不超过所述指定容器的量程；基于所述液体的多组所述指定体积得出与多组所述指定体积相对应的多组所述实际体积；基于所述液体的多组所述指定体积和多组所述实际体积运用线性拟合方法计算得出所述函数关系；其中，所述函数关系的关系式为F(X，B)＝KX+B；其中，F(X，B)为所述指定体积，X为所述实际体积，K为所述函数关系的系数，B为常数；基于所述系数校准所述注射泵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器每间隔设定时长自动执行所述注射泵的标定方法；或者，所述控制器在控制所述机器人工作站完成指定任务或者工作量之后，自行启动执行所述注射泵的标定方法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人工作站包括温度传感器，所述方法还包括：

接收所述温度传感器测得的所述液体的温度；

基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度；

相应的，基于所述实际质量和所述液体的密度得到所述指定容器中液体的实际体积的步骤中，基于所述实际质量和所述液体处于所述温度的密度，得到所述液体的实际体积。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度的步骤之前，所述方法还包括：

接收所述液体的温度密度关系数据；其中，所述温度密度关系数据是指所述液体的密度与所述液体的温度相对应关系的数据；

相应的，基于所述液体的温度确定所述液体处于所述温度的密度的步骤中，基于所述温度密度关系数据得出所述液体处于所述温度的密度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述温度密度关系数据得出所述液体处于所述温度的密度的步骤中，所述方法包括：

基于所述温度密度关系数据运用插补方法进行计算得到所述密度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人工作站包括机械手，在根据所述实际体积与所述指定体积之间的函数关系，标定所述注射泵的步骤之后，所述方法还包括：

控制机械手将装有所述液体的所述指定容器放置在样品位置处。

7.一种机器人工作站，其特征在于，应用有如权利要求1至6任一所述的方法标定所述机器人工作站的注射泵。