CN117448157A - 生物细胞显微操作机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的生物细胞显微操作机器人系统，包括操作台、以及安装于操作台上的第一微纳机器人、第二微纳机器人、光学显微镜和载物台；第一微纳机器人上安装细胞固定结构，第二微纳机器人上安装细胞穿刺结构，从而第一微纳机器人可驱动细胞固定结构作前后摆动、前后位移、左右摆动、左右位移和上下位移的动作，第二微纳机器人可驱动细胞穿刺结构作前后摆动、前后位移、左右摆动、左右位移和上下位移的动作，以达到多样化的运动自由度来微动调节细胞固定器或针体实时姿态，实现快速精准的对生物细胞进行显微操作，并且使用较为方便。

Description

生物细胞显微操作机器人系统

技术领域

本发明涉及一种显微镜操作系统技术领域，尤其是一种生物细胞显微操作机器人系统。

背景技术

在显微操作的技术领域中，通过具有悬浮细胞注射、悬浮细胞和其它应用操作(如图1所示)，但是传统技术的显微操作方式误差较大，快捷性、精确性和使用方便均相对较差，因此基于此需求，人们研发了由4r和/>4组成的自动化显微操作系统，它使显微操作工作变得更加轻松、高效，但是现有技术中的针体驱动装置和细胞固定器的驱动装置均为四轴驱动模块，因此在操作时仅实现针体或细胞固定器的四轴运动调节，即X轴、Y轴、Z轴方向的位移调节运动、以及针体或细胞固定器的倾斜幅度调整，从而使得针体或细胞固定器的运动自由度受到一定限制，使得显微操作精确性、快捷性和使用方便性等因素已无法满足现代实验操作的需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的生物细胞显微操作机器人系统。

本发明所设计的生物细胞显微操作机器人系统，包括操作台、以及安装于操作台上的第一微纳机器人、第二微纳机器人、光学显微镜和载物台；

光学显微镜对应位于载物台的正上方，且光学显微镜的中心轴线与载物台的中心轴线相互垂直设置，载物台上设置有用于对玻片进行夹持的夹持机构，光学显微镜的图像获取部朝向载物台上的玻片；第一微纳机器人和第二微纳机器人分别位于载物台的左右相对两侧；第一微纳机器人包括第一并联式运动单元、第二并联式运动单元和细胞固定单元，第二并联式运动单元安装于第一并联式运动单元的姿态调节部上，细胞固定单元包括安装于第二并联式运动单元的姿态调节部上的第一位置调节机构和安装于第一位置调节机构上的细胞固定结构，第一并联式运动单元的姿态调节部微动调节第二并联式运动单元的前后摆动角度和前后位移距离、第二并联式运动单元的姿态调节部微动调节位置调节机构的左右摆动角度和左右位移距离、以及第一位置机构微动调节细胞固定单元的上下位移距离，以微动调节夹持固定结构的实时姿态，使夹持固定结构接触或远离玻片的细胞，当夹持固定结构接触细胞时，细胞在玻片上得到固定；

第二微纳机器人包括第三并联式运动单元、第四并联式运动单元和细胞穿刺单元；第四并联式运动单元安装于第三并联式运动单元的姿态调节部上，细胞穿刺单元包括安装于第四并联式运动单元的姿态调节部上的第二位置调节机构和安装于第二位置调节机构上的细胞固定结构，第三并联式运动单元的姿态调节部微动调节第四并联式运动单元的前后摆动角度和前后位移距离、第四并联式运动单元的姿态调节部微动调节第二位置调节机构的左右摆动角度和左右位移距离、以及第二位置机构微动调节细胞穿刺单元的上下位移距离，以微动调节细胞穿刺单元的实时姿态，使细胞穿刺单元接触或远离玻片的细胞，当细胞穿刺单元接触细胞时，使细胞被精准穿刺。

作为优选，第一并联式运动单元和第三并联式运动单元均包括呈倾斜设置第一底座、两个第一螺杆式压电马达、两块第一滑块、两根第一摆动杆和两个第一复位弹簧；第一底座的底面与操作台的底板之间的夹角为锐角设置，两块第一滑块呈并排状滑移式安装于第一底座上、以使第一滑块可沿第一底座长度方向位移，两个第一螺杆式压电马达安装于第一底座的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第一滑块的尾端对应，各第一复位弹簧的一端分别与两第一滑块连接、各第一复位弹簧的另一端均与第一底座的尾端连接；

第一并联式运动单元的一第一摆动杆一端与上侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元固定相连，第一并联式运动单元的另一第一摆动杆一端与下侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元销轴铰接；第三并联式运动单元的一第一摆动杆一端与上侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元固定相连，第三并联式运动单元的另一第一摆动杆一端与下侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元销轴铰接。

作为优选，第一底座上安装有两个第一光栅读数头，两个第一滑块上沿长度方向的侧面均安装有第一光栅尺，第一光栅读数头的位置与第一光栅尺的位置对应。

作为优选，第二并联式运动单元和第四并联式运动单元均包括呈倾斜设置的第二底座、两个第二螺杆式压电马达、两块第二滑块、两根第二摆动杆和两个第二复位弹簧；第二底座的下侧面与操作台的底板之间的夹角为锐角设置，两块第二滑块呈并排状滑移式安装于第二底座上、以使第二滑块可沿第二底座长度方向位移，两个第二螺杆式压电马达安装于第二底座的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第二滑块的尾端对应，各第二复位弹簧的一端分别与两第一滑块连接、各第二复位弹簧的另一端均与第一底座的尾端连接；第一并联式运动单元的一第一摆动杆另一端分别与第二并联式运动单元的第二底座固定相连，第一并联式运动单元的另一第一摆动杆一端与第二并联式运动单元的第二底座销轴铰接；第三并联式运动单元的一第一摆动杆另一端与第四并联式运动单元的第二底座固定相连，第三并联式运动单元的另一第一摆动杆一端与第四并联式运动单元的第二底座销轴铰接；第二并联式运动单元的一第二摆动杆一端与上侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元固定相连，第二并联式运动单元的另一第二摆动杆一端与下侧第一滑块的端部销轴铰接、其另一端与细胞固定单元销轴铰接；第四并联式运动单元的一第二摆动杆一端与上侧第二滑块的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元固定相连，第四并联式运动单元的另一第二摆动杆一端与下侧第二滑块的端部销轴铰接、其另一端与细胞穿刺单元销轴铰接。

作为优选，第二底座上安装有两个第二光栅读数头，两个第二滑块上沿长度方向的侧面均安装有第二光栅尺，第二光栅读数头的位置与第二光栅尺的位置对应。

作为优选，第一微纳机器人和第二微纳机器人分别呈倾斜状，并且载物台的中心轴线作为对称轴而使其两者形成相互对称地设置，第一微纳机器人的中心轴线和第二微纳机器人的中心轴线分别与操作台的底板之间的夹角呈锐角设置；第一并联式运动单元与第二并联式运动单元相互垂直设置，第三并联式运动单元与第四并联式运动单元相互垂直设置。

作为优选，第一位置调节机构和第二位置调节机构均包括呈倾斜设置的第三底座、第三螺杆式压电马达、第三滑块和第三复位弹簧，第二并联式运动单元的一第二摆动杆另一端分别与第一位置调节机构的第三底座固定相连，第二并联式运动单元的另一第二摆动杆一端与第一位置调节机构的第三底座销轴铰接；第四并联式运动单元的一第二摆动杆另一端与第二位置调节机构的第三底座固定相连，第四并联式运动单元的另一第二摆动杆另一端与第二位置调节机构的第三底座销轴铰接；第三滑块滑移式安装于第三底座上、以使第三滑块可沿第三底座长度方向位移，第三螺杆式压电马达安装于第三底座的尾端、并且其伸缩驱动部与第三滑块的尾端位置对应，第三复位弹簧的两端分别与第三滑块和第三底座的尾端连接。

作为优选，第三底座上安装有第三光栅读数头，位于第三光栅读数头旁侧的第三滑块侧面安装有第三光栅尺，第三光栅读数头的位置与第三光栅尺的位置对应。

作为优选，夹持固定结构包括两个相对设置的第四滑块、两个相对设置的夹持片、两个相对设置的第四螺杆式压电马达、两个第四复位弹簧、以及固定于第一位置调节机构的第三滑块上固定有第四底座，两个第四滑块滑移式安装于第四底座上、以使两个第四滑块可沿第四底座长度方向相对位移，两个第四螺杆式压电马达分别固定于第四底座的前后两端、并且第四螺杆式压电马达的伸缩驱动部位置与第四滑块的端部位置对应，各夹持片分别安装于两个第四滑块的第三力学传感器上，一第四复位弹簧的两端分别与一第四滑块和第四底座的前端连接，另一第四复位弹簧的两端分别与另一第四滑块和第四底座的后端连接；第四底座上安装有两个第四光栅读数头，两个第四滑块上靠近第四读数头的一侧均安装有第四光栅尺，第四光栅读数头的位置与第四光栅尺的位置对应，或者

夹持固定结构包括第一力学传感器和吸管，第一力学传感器安装于第一位置调节机构的第三滑块上，吸管安装于第一力学传感器的固定部上。

作为优选，细胞穿刺单元包括第二力学传感器和穿刺针或注射针，第二力学传感器安装于第二位置调节机构的第三滑块上，穿刺针或注射针安装于第二力学传感器的固定部上。

本发明所设计的生物细胞显微操作机器人系统，其利用微纳机器人可实现前后摆动角度、前后位移距离、左右摆动角度、左右位移距离和上下位移距离，以达到多样化的运动自由度来微动调节细胞固定器或针体实时姿态，实现快速精准的对生物细胞进行显微操作，并且使用较为方便。

附图说明

图1是整体结构示意图(一)；

图2是整体结构示意图(二)

图3是第一微纳机器人的结构示意图(一)；

图4是第一微纳机器人的结构示意图(二)；

图5是第一微纳机器人的结构示意图(三)；

图6是第一微纳机器人的结构示意图(四)；

图7是第二微纳机器人的结构示意图(一)；

图8是第二微纳机器人的结构示意图(二)；

图9是整体结构示意图(三)。

图中：

1、操作台；11、底板；12、支架；

2、载物台；21、玻片；22、弹片；

3、第一微纳机器人；31、第一并联式运动单元；32、第二并联式运动单元；33、细胞固定单元；331、第一位置调节机构；332、细胞固定结构；

311、第一底座；312、第一滑块；313、第一螺杆式压电马达；314、第一复位弹簧；315、第一摆动杆；316、第一光栅读数头；317、第一光栅尺；

321、第二底座；322、第二滑块；323、第二螺杆式压电马达；324、第二复位弹簧；325、第二摆动杆；326、第二光栅读数头；327、第二光栅尺；328、连接板；

339、第三底座；340、第三螺杆式压电马达；341、第三滑块；342、第三复位弹簧；343、第三光栅读数头；344、第三光栅尺；345、第一力学传感器；346、第二力学传感器；346、第三力学传感器；

330、夹持片；333、第四底座；334、第四光栅读数头；335、第四螺杆式压电马达；336、第四复位弹簧；337、第四光栅读数头；338、第四光栅尺；

4、第二微纳机器人；41、第三并联式运动单元；42、第四并联式运动单元；43、细胞穿刺单元；431、第二位置调节机构；432、细胞穿刺结构；

5、光学显微镜；

具体实施方式

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-9所示，本实施例所描述的生物细胞显微操作机器人系统，包括操作台1、以及安装于操作台1上的第一微纳机器人3、第二微纳机器人4、光学显微镜5和载物台2；其中，第一微纳机器人3上安装细胞固定结构332，第二微纳机器人4上安装细胞穿刺结构432，从而第一微纳机器人3可驱动细胞固定结构332作前后摆动、前后位移、左右摆动、左右位移和上下位移的动作，第二微纳机器人4可驱动细胞穿刺结构432作前后摆动、前后位移、左右摆动、左右位移和上下位移的动作，实现多样化的运动自由度微动调节；操作台1包括底板11、以及固定于底板11上的支架12和两个支撑座，各支撑座的顶面均为倾斜面，两个倾斜面相互对称设置，各第一底座311的底面分别与两个倾斜面固定相连，倾斜面与操作台的底板之间呈锐角设置。

第一微纳机器人3和第二微纳机器人4分别呈倾斜状位于载物台2的左右相对两侧；，并且载物台2的中心轴线作为对称轴而使其两者形成相互对称地设置，第一微纳机器人3的中心轴线和第二微纳机器人4的中心轴线分别与操作台1的底板11之间的夹角呈锐角设置；第一并联式运动单元31与第二并联式运动单元32相互垂直设置，第三并联式运动单元41与第四并联式运动单元42相互垂直设置；光学显微镜5对应位于载物台2的正上方，且光学显微镜5的中心轴线与载物台2的中心轴线相互垂直设置，载物台2上设置有用于对玻片21进行夹持的夹持机构，光学显微镜5的图像获取部朝向载物台2上的玻片21；其合理化的结构布局设计，使得对细胞进行穿刺或注射的成功率得到大幅度提升，使得显微操作更加精确，同时满足第一微纳机器人3和第二微纳机器人4进行多样化的运动自由度微动调节的需求，夹持机构包括两个弹片22，两个弹片22分别位于置物台的工作面左右两侧，并且其两者的后端固定在载物台2上，且玻片21的两端分别被夹持在两个弹片22和载物台2之间，弹片22为金属弹片22。

第一微纳机器人3多样化的运动自由度所实现的结构为：其包括第一并联式运动单元31、第二并联式运动单元32和细胞固定单元33，第二并联式运动单元32安装于第一并联式运动单元31的姿态调节部上，细胞固定单元33包括安装于第二并联式运动单元32的姿态调节部上的第一位置调节机构331和安装于第一位置调节机构331上的细胞固定结构332，第一并联式运动单元31的姿态调节部微动调节第二并联式运动单元32的前后摆动角度和前后位移距离、第二并联式运动单元32的姿态调节部微动调节位置调节机构的左右摆动角度和左右位移距离、以及第一位置机构微动调节细胞固定单元33的上下位移距离，以微动调节夹持固定结构的实时姿态，使夹持固定结构接触或远离玻片21的细胞，当夹持固定结构接触细胞时，细胞在玻片21上得到固定。

第二微纳机器人4多样化的运动自由度所实现的结构为：其包括第三并联式运动单元41、第四并联式运动单元42和细胞穿刺单元43；第四并联式运动单元42安装于第三并联式运动单元41的姿态调节部上，细胞穿刺单元43包括安装于第四并联式运动单元42的姿态调节部上的第二位置调节机构431和安装于第二位置调节机构431上的细胞固定结构332，第三并联式运动单元41的姿态调节部微动调节第四并联式运动单元42的前后摆动角度和前后位移距离、第四并联式运动单元42的姿态调节部微动调节第二位置调节机构431的左右摆动角度和左右位移距离、以及第二位置机构微动调节细胞穿刺单元43的上下位移距离，以微动调节细胞穿刺单元43的实时姿态，使细胞穿刺单元43接触或远离玻片21的细胞，当细胞穿刺单元43接触细胞时，使细胞被精准穿刺。

本实施例中，第一并联式运动单元31和第三并联式运动单元41均包括呈倾斜设置第一底座311、两个第一螺杆式压电马达313、两块第一滑块312、两根第一摆动杆315和两个第一复位弹簧314；第一底座311的底面与操作台1的底板11之间的夹角为锐角设置，两块第一滑块312呈并排状滑移式安装于第一底座311上、以使第一滑块312可沿第一底座311长度方向位移，两个第一螺杆式压电马达313安装于第一底座311的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第一滑块312的尾端对应，各第一复位弹簧314的一端分别与两第一滑块312连接、各第一复位弹簧314的另一端均与第一底座311的尾端连接；第一并联式运动单元31的一第一摆动杆315一端与上侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元32固定相连，第一并联式运动单元31的另一第一摆动杆315一端与下侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元32销轴铰接；第三并联式运动单元41的一第一摆动杆315一端与上侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元42固定相连，第三并联式运动单元41的另一第一摆动杆315一端与下侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元42销轴铰接。

当需要对第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42作前后摆动角度和前后位移距离微动调节时，上侧第一滑块312位置处第一螺杆式压电马达313工作而驱动其伸缩驱动部伸出而驱动上侧的第一滑块312向前位移，以驱动上侧第一摆动杆315向前位移，进而驱动第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42分别绕下侧第一摆动杆315上远离第一滑块312一端的铰接点旋转，促使第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42作向前摆动角度的微动调节，或者上侧第一滑块312位置处第一螺杆式压电马达313工作而驱动其伸缩驱动部缩回，在上侧的第一复位弹簧314的复位力作用下驱动上侧第一滑块312后移，以驱动上侧第一摆动杆315向后位移，进而驱动第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42分别绕下侧第一摆动杆315上远离第一滑块312一端的铰接点旋转，促使第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42作向后摆动角度的微动调节；以及

下侧第一滑块312位置处第一螺杆式压电马达313工作而驱动其伸缩驱动部伸出而驱动下侧的第一滑块312向前位移，以驱动下侧第一摆动杆315向前位移，进而驱动第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42分别绕上侧第一摆动杆315上与上侧第一滑块312铰接的铰接点旋转，促使第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42作向前摆动角度微动调节，此时下侧的第一摆动杆315姿态改变而呈倾斜状，或者下侧第一滑块312位置处第一螺杆式压电马达313工作而驱动其伸缩驱动部缩回，并在相应的第一复位弹簧314的复位力作用下驱动下侧第一摆动杆315向后位移，进而驱动第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42分别绕上侧第一摆动杆315上与上侧第一滑块312铰接的铰接点旋转，促使第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42作向后摆动角度微动调节，此时下侧的第一摆动杆315姿态改变而呈倾斜状；两个第一螺杆式压电马达313的伸缩驱动部同时作伸缩动作，以驱动两个第一滑块312和两个第一摆动杆315同步作前后平移，向后平移时由第一复位弹簧314的复位力而驱动，从而实现第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42的前后位移距离的微动调节，进一步实现对细胞的显微穿刺或其他微纳操作动作，进而提升显微操作的成功率。

优选地，第一底座311上安装有两个第一光栅读数头316，两个第一滑块312上沿长度方向的侧面均安装有第一光栅尺317，第一光栅读数头316的位置与第一光栅尺317的位置对应，利用第一光栅读数头316读取第一光栅尺317的数据以得到第一滑块312的位移距离，从而便于进行微动调节第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42的实时姿态。本实施例中，第二并联式运动单元32和第四并联式运动单元42均包括呈倾斜设置的第二底座321、两个第二螺杆式压电马达323、两块第二滑块322、两根第二摆动杆325和两个第二复位弹簧324；第二底座321的下侧面与操作台1的底板11之间的夹角为锐角设置，两块第二滑块322呈并排状滑移式安装于第二底座321上、以使第二滑块322可沿第二底座321长度方向位移，两个第二螺杆式压电马达323安装于第二底座321的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第二滑块322的尾端对应，各第二复位弹簧324的一端分别与两第一滑块312连接、各第二复位弹簧324的另一端均与第一底座311的尾端连接；第一并联式运动单元31的一第一摆动杆315另一端分别与第二并联式运动单元32的第二底座321固定相连，第一并联式运动单元31的另一第一摆动杆315一端与第二并联式运动单元32的第二底座321销轴铰接；第三并联式运动单元41的一第一摆动杆315另一端与第四并联式运动单元42的第二底座321固定相连，第三并联式运动单元41的另一第一摆动杆315一端与第四并联式运动单元42的第二底座321销轴铰接；第二并联式运动单元32的一第二摆动杆325一端与上侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元42固定相连，第二并联式运动单元32的另一第二摆动杆325一端与下侧第一滑块312的端部销轴铰接、其另一端与细胞固定单元33销轴铰接；第四并联式运动单元42的一第二摆动杆325一端与上侧第二滑块322的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元42固定相连，第四并联式运动单元42的另一第二摆动杆325一端与下侧第二滑块322的端部销轴铰接、其另一端与细胞穿刺单元43销轴铰接，其中第二底座321的底面通过螺栓固定有连接板328，而一第一摆动杆315的另一端与连接板328固定，另一第一摆动杆315的另一端与连接板328销轴铰接。

当需要对细胞固定单元33和细胞穿刺单元43作左右摆动角度和左右位移距离微动调节时，上侧第二滑块322位置处第二螺杆式压电马达323工作而驱动其伸缩驱动部伸出而驱动上侧的第二滑块322向前位移，以驱动上侧第二摆动杆325朝光学显微镜5方向位移，进而驱动细胞固定单元33和细胞穿刺单元43分别绕下侧第二摆动杆325上远离第二滑块322一端的铰接点旋转，促使细胞固定单元33和细胞穿刺单元43朝光学显微镜5方向摆动的角度微动调节，或者上侧第二滑块322位置处第二螺杆式压电马达323工作而驱动其伸缩驱动部缩回，在上侧的第二复位弹簧324的复位力作用下驱动上侧第二滑块322回退，以驱动上侧第二摆动杆325回退，进而驱动细胞固定单元33和细胞穿刺单元43分别绕下侧第二摆动杆325上远离第二滑块322一端的铰接点旋转，促使细胞固定单元33和细胞穿刺单元43作朝第二滑块322方向摆动的角度微动调节；以及

下侧第二滑块322位置处第一螺杆式压电马达313工作而驱动其伸缩驱动部伸出而驱动下侧的第二滑块322向前位移，以驱动下侧第二摆动杆325向光学显微镜5方向位移，进而驱动细胞固定单元33和细胞穿刺单元43分别绕上侧第二摆动杆325上与上侧第二滑块322铰接的铰接点旋转，促使细胞固定单元33和细胞穿刺单元43作向光学显微镜5方向摆动的角度微动调节，此时下侧的第二摆动杆325姿态改变而呈倾斜状，或者下侧第二滑块322位置处第二螺杆式压电马达323工作而驱动其伸缩驱动部缩回，并在相应的第二复位弹簧324的复位力作用下驱动下侧第二摆动杆325回退，进而驱动细胞固定单元33和细胞穿刺单元43分别绕上侧第二摆动杆325上与上侧第二滑块322铰接的铰接点旋转，促使细胞固定单元33和细胞穿刺单元43作向第二滑块322方向摆动的角度微动调节，此时下侧的第一摆动杆315姿态改变而呈倾斜状；两个第二螺杆式压电马达323的伸缩驱动部同时作伸缩动作，以驱动两个第二滑块322和两个第二摆动杆325同步作向光学显微镜5方向或第二底座321尾端方向平移，向第二底座321尾端方向平移时由第二复位弹簧324的复位力而驱动，从而实现细胞固定单元33和细胞穿刺单元43向光学显微镜5方向或第二底座321尾端方向进行位移的距离微动调节，进一步实现对细胞的显微穿刺或其他微纳操作动作，进而提升显微操作的成功率。

优选地，第二底座321上安装有两个第二光栅读数头326，两个第二滑块322上沿长度方向的侧面均安装有第二光栅尺327，第二光栅读数头326的位置与第二光栅尺327的位置对应；利用第二光栅读数头326读取第二光栅尺327的数据以得到第二滑块322的位移距离，从而便于进行微动调节细胞固定单元33和细胞穿刺单元43的实时姿态。

本实施例中，第一位置调节机构331和第二位置调节机构431均包括呈倾斜设置的第三底座339、第三螺杆式压电马达340、第三滑块341和第三复位弹簧342，第二并联式运动单元32的一第二摆动杆325另一端分别与第一位置调节机构331的第三底座339固定相连，第二并联式运动单元32的另一第二摆动杆325一端与第一位置调节机构331的第三底座339销轴铰接；第四并联式运动单元42的一第二摆动杆325另一端与第二位置调节机构431的第三底座339固定相连，第四并联式运动单元42的另一第二摆动杆325另一端与第二位置调节机构431的第三底座339销轴铰接；第三滑块341滑移式安装于第三底座339上、以使第三滑块341可沿第三底座339长度方向位移，第三螺杆式压电马达340安装于第三底座339的尾端、并且其伸缩驱动部与第三滑块341的尾端位置对应，第三复位弹簧342的两端分别与第三滑块341和第三底座339的尾端连接。

当需要对细胞固定结构332和细胞穿刺结构432作上下位移距离的微动调节时，第三螺杆式压电马达340工作而驱动其伸缩驱动部作伸出运动，而驱动第三滑块341向下位移，以驱动细胞固定结构332和细胞穿刺结构432向下位移的微动调节，或者第三螺杆式压电马达340工作而驱动其伸缩驱动部作缩回运动，然后再第三复位弹簧342的作用下驱使第三滑块341回退，进而驱动细胞固定结构332和细胞穿刺结构432作向上位移的微动调节。

优选地，第三底座339上安装有第三光栅读数头343，位于第三光栅读数头343旁侧的第三滑块341侧面安装有第三光栅尺344，第三光栅读数头343的位置与第三光栅尺344的位置对应；利用第三光栅读数头343读取第三光栅尺344的数据以得到第三滑块341的位移距离，从而便于进行微动调节细胞固定单元33和细胞穿刺单元43的实时姿态。

本实施例中，夹持固定结构包括两个相对设置的第四滑块、两个相对设置的夹持片330、两个相对设置的第四螺杆式压电马达335、两个第四复位弹簧336、以及固定于第一位置调节机构331的第三滑块341上固定有第四底座333，两个第四滑块滑移式安装于第四底座333上、以使两个第四滑块可沿第四底座333长度方向相对位移，两个第四螺杆式压电马达335分别固定于第四底座333的前后两端、并且第四螺杆式压电马达335的伸缩驱动部位置与第四滑块的端部位置对应，各夹持片330分别安装于两个第四滑块的第三力学传感器346上，一第四复位弹簧336的两端分别与一第四滑块和第四底座333的前端连接，另一第四复位弹簧336的两端分别与另一第四滑块和第四底座333的后端连接；第四底座333上安装有两个第四光栅读数头337334，两个第四滑块上靠近第四读数头的一侧均安装有第四光栅尺338，第四光栅读数头337334的位置与第四光栅尺338的位置对应，或者夹持固定结构包括第一力学传感器345和吸管，第一力学传感器345安装于第一位置调节机构331的第三滑块341上，穿刺针或注射针安装于第二力学传感器346的固定部上，力学传感感器可感应吸管与细胞壁接触的力，从而便于操作者进行调控接触力，以提升细胞显微操作的成功率。

本实施例中，细胞穿刺单元43包括第二力学传感器346和穿刺针或注射针，第二力学传感器346安装于第二位置调节机构431的第三滑块341上，穿刺针或注射针安装于第二力学传感器346的固定部上，第二力学传感器346可穿刺细胞时的穿刺力，从而便于操作者进行调控穿刺力，以提升细胞显微操作的成功率。

本实施例中，第一底座311、第二底座321、第三底座339和第四底座333上均设置有沿其长度方向设置的滑轨，第一滑块312、第二滑块322、第三滑块341和第四滑块的底面均设置有沿其长度方向设置的滑槽，并且滑轨配合于滑槽内，其结构设置使得滑块位移稳定可靠。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内，同时上述中的固定可根据实际情况进行选择螺栓固定或者焊接固定。

Claims (10)

1.一种生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，包括操作台(1)、以及安装于操作台(1)上的第一微纳机器人(3)、第二微纳机器人(4)、光学显微镜(5)和载物台(2)；

光学显微镜(5)对应位于载物台(2)的正上方，且光学显微镜(5)的中心轴线与载物台(2)的中心轴线相互垂直设置，载物台(2)上设置有用于对玻片(21)进行夹持的夹持机构，光学显微镜(5)的图像获取部朝向载物台(2)上的玻片(21)；

第一微纳机器人(3)和第二微纳机器人(4)分别位于载物台(2)的左右相对两侧；

第一微纳机器人(3)包括第一并联式运动单元(31)、第二并联式运动单元(32)和细胞固定单元(33)，第二并联式运动单元(32)安装于第一并联式运动单元(31)的姿态调节部上，细胞固定单元(33)包括安装于第二并联式运动单元(32)的姿态调节部上的第一位置调节机构(331)和安装于第一位置调节机构(331)上的细胞固定结构(332)，第一并联式运动单元(31)的姿态调节部微动调节第二并联式运动单元(32)的前后摆动角度和前后位移距离、第二并联式运动单元(32)的姿态调节部微动调节位置调节机构的左右摆动角度和左右位移距离、以及第一位置机构微动调节细胞固定单元(33)的上下位移距离，以微动调节夹持固定结构的实时姿态，使夹持固定结构接触或远离玻片(21)的细胞，当夹持固定结构接触细胞时，细胞在玻片(21)上得到固定；

第二微纳机器人(4)包括第三并联式运动单元(41)、第四并联式运动单元(42)和细胞穿刺单元(43)；第四并联式运动单元(42)安装于第三并联式运动单元(41)的姿态调节部上，细胞穿刺单元(43)包括安装于第四并联式运动单元(42)的姿态调节部上的第二位置调节机构(431)和安装于第二位置调节机构(431)上的细胞固定结构(332)，第三并联式运动单元(41)的姿态调节部微动调节第四并联式运动单元(42)的前后摆动角度和前后位移距离、第四并联式运动单元(42)的姿态调节部微动调节第二位置调节机构(431)的左右摆动角度和左右位移距离、以及第二位置机构微动调节细胞穿刺单元(43)的上下位移距离，以微动调节细胞穿刺单元(43)的实时姿态，使细胞穿刺单元(43)接触或远离玻片(21)的细胞，当细胞穿刺单元(43)接触细胞时，使细胞被精准穿刺。

2.根据权利要求1所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第一并联式运动单元(31)和第三并联式运动单元(41)均包括呈倾斜设置第一底座(311)、两个第一螺杆式压电马达(313)、两块第一滑块(312)、两根第一摆动杆(315)和两个第一复位弹簧(314)；

第一底座(311)的底面与操作台(1)的底板(11)之间的夹角为锐角设置，两块第一滑块(312)呈并排状滑移式安装于第一底座(311)上、以使第一滑块(312)可沿第一底座(311)长度方向位移，两个第一螺杆式压电马达(313)安装于第一底座(311)的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第一滑块(312)的尾端对应，各第一复位弹簧(314)的一端分别与两第一滑块(312)连接、各第一复位弹簧(314)的另一端均与第一底座(311)的尾端连接；

第一并联式运动单元(31)的一第一摆动杆(315)一端与上侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元(32)固定相连，第一并联式运动单元(31)的另一第一摆动杆(315)一端与下侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与第二并联式运动单元(32)销轴铰接；第三并联式运动单元(41)的一第一摆动杆(315)一端与上侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元(42)固定相连，第三并联式运动单元(41)的另一第一摆动杆(315)一端与下侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元(42)销轴铰接。

3.根据权利要求2所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第一底座(311)上安装有两个第一光栅读数头(316)，两个第一滑块(312)上沿长度方向的侧面均安装有第一光栅尺(317)，第一光栅读数头(316)的位置与第一光栅尺(317)的位置对应。

4.根据权利要求2所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第二并联式运动单元(32)和第四并联式运动单元(42)均包括呈倾斜设置的第二底座(321)、两个第二螺杆式压电马达(323)、两块第二滑块(322)、两根第二摆动杆(325)和两个第二复位弹簧(324)；

第二底座(321)的下侧面与操作台(1)的底板(11)之间的夹角为锐角设置，两块第二滑块(322)呈并排状滑移式安装于第二底座(321)上、以使第二滑块(322)可沿第二底座(321)长度方向位移，两个第二螺杆式压电马达(323)安装于第二底座(321)的尾端、并且其伸缩驱动部分别与两块第二滑块(322)的尾端对应，各第二复位弹簧(324)的一端分别与两第一滑块(312)连接、各第二复位弹簧(324)的另一端均与第一底座(311)的尾端连接；

第一并联式运动单元(31)的一第一摆动杆(315)另一端分别与第二并联式运动单元(32)的第二底座(321)固定相连，第一并联式运动单元(31)的另一第一摆动杆(315)一端与第二并联式运动单元(32)的第二底座(321)销轴铰接；第三并联式运动单元(41)的一第一摆动杆(315)另一端与第四并联式运动单元(42)的第二底座(321)固定相连，第三并联式运动单元(41)的另一第一摆动杆(315)一端与第四并联式运动单元(42)的第二底座(321)销轴铰接；

第二并联式运动单元(32)的一第二摆动杆(325)一端与上侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元(42)固定相连，第二并联式运动单元(32)的另一第二摆动杆(325)一端与下侧第一滑块(312)的端部销轴铰接、其另一端与细胞固定单元(33)销轴铰接；第四并联式运动单元(42)的一第二摆动杆(325)一端与上侧第二滑块(322)的端部销轴铰接、其另一端与第四并联式运动单元(42)固定相连，第四并联式运动单元(42)的另一第二摆动杆(325)一端与下侧第二滑块(322)的端部销轴铰接、其另一端与细胞穿刺单元(43)销轴铰接。

5.根据权利要求4所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第二底座(321)上安装有两个第二光栅读数头(326)，两个第二滑块(322)上沿长度方向的侧面均安装有第二光栅尺(327)，第二光栅读数头(326)的位置与第二光栅尺(327)的位置对应。

6.根据权利要求4所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第一微纳机器人(3)和第二微纳机器人(4)分别呈倾斜状，并且载物台(2)的中心轴线作为对称轴而使其两者形成相互对称地设置，第一微纳机器人(3)的中心轴线和第二微纳机器人(4)的中心轴线分别与操作台(1)的底板(11)之间的夹角呈锐角设置；第一并联式运动单元(31)与第二并联式运动单元(32)相互垂直设置，第三并联式运动单元(41)与第四并联式运动单元(42)相互垂直设置。

7.根据权利要求6所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第一位置调节机构(331)和第二位置调节机构(431)均包括呈倾斜设置的第三底座(339)、第三螺杆式压电马达(340)、第三滑块(341)和第三复位弹簧(342)，第二并联式运动单元(32)的一第二摆动杆(325)另一端分别与第一位置调节机构(331)的第三底座(339)固定相连，第二并联式运动单元(32)的另一第二摆动杆(325)一端与第一位置调节机构(331)的第三底座(339)销轴铰接；第四并联式运动单元(42)的一第二摆动杆(325)另一端与第二位置调节机构(431)的第三底座(339)固定相连，第四并联式运动单元(42)的另一第二摆动杆(325)另一端与第二位置调节机构(431)的第三底座(339)销轴铰接；

第三滑块(341)滑移式安装于第三底座(339)上、以使第三滑块(341)可沿第三底座(339)长度方向位移，第三螺杆式压电马达(340)安装于第三底座(339)的尾端、并且其伸缩驱动部与第三滑块(341)的尾端位置对应，第三复位弹簧(342)的两端分别与第三滑块(341)和第三底座(339)的尾端连接。

8.根据权利要求7所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，第三底座(339)上安装有第三光栅读数头(343)，位于第三光栅读数头(343)旁侧的第三滑块(341)侧面安装有第三光栅尺(344)，第三光栅读数头(343)的位置与第三光栅尺(344)的位置对应。

9.根据权利要求7所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，夹持固定结构包括两个相对设置的第四滑块、两个相对设置的夹持片(330)、两个相对设置的第四螺杆式压电马达(335)、两个第四复位弹簧(336)、以及固定于第一位置调节机构(331)的第三滑块(341)上固定有第四底座(333)，两个第四滑块滑移式安装于第四底座(333)上、以使两个第四滑块可沿第四底座(333)长度方向相对位移，两个第四螺杆式压电马达(335)分别固定于第四底座(333)的前后两端、并且第四螺杆式压电马达(335)的伸缩驱动部位置与第四滑块的端部位置对应，各夹持片(330)分别安装于两个第四滑块的第三力学传感器(346)上，一第四复位弹簧(336)的两端分别与一第四滑块和第四底座(333)的前端连接、另一第四复位弹簧(336)的两端分别与另一第四滑块和第四底座(333)的后端连接，第四底座(333)上安装有两个第四光栅读数头(337)(334)，两个第四滑块上靠近第四读数头的一侧均安装有第四光栅尺(338)，第四光栅读数头(337)(334)的位置与第四光栅尺(338)的位置对应；或者

夹持固定结构包括第一力学传感器(345)和吸管，第一力学传感器(345)安装于第一位置调节机构(331)的第三滑块(341)上，吸管安装于第一力学传感器(345)的固定部上。

10.根据权利要求7所述的生物细胞显微操作机器人系统，其特征在于，细胞穿刺单元(43)包括第二力学传感器(346)和穿刺针或注射针，第二力学传感器(346)安装于第二位置调节机构(431)的第三滑块(341)上，穿刺针或注射针安装于第二力学传感器(346)的固定部上。