CN217060260U - 一种样本管抓取摆放机械手和流水线分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种样本管抓取摆放机械手和流水线分析系统。该样本管抓取摆放机械手包括样本存放机构；设置于固定座上的第一移动机构，第一移动机构的第一导轨的长度方向沿第一方向设置；第二移动机构，第二移动机构的第二导轨的长度方向沿第二方向设置；第三移动机构，第三移动机构的第三导轨的长度方向和第三同步带的传动方向沿第三方向设置，第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°；抓取机构，抓取机构包括能够张开和夹紧的抓指。本实用新型所提供的样本管抓取摆放机械手不需要专门配置气源，减小了占地面积，增加了布置的便捷性，减小了流水线分析系统的布置难度。

Description

一种样本管抓取摆放机械手和流水线分析系统

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种样本管抓取摆放机械手和流水线分析系统。

背景技术

目前，为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抓取摆放机械手对样本管进行抓取和转移，以及有序摆放。

传统的样本管抓取摆放机械手一般采用气动抓手对样本管进行抓取、转移和摆放。由于气动抓手需要专门配置气源，导致气动抓手占地面积较大，不便于布置，增加了流水线分析系统的布置难度。

因此，如何降低流水线分析系统的布置难度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种样本管抓取摆放机械手，以降低流水线分析系统的布置难度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种样本管抓取摆放机械手，包括：

固定座；

设置于所述固定座上的第一移动机构，所述第一移动机构包括第一驱动装置、与所述第一驱动装置的输出轴连接的第一主动轮、第一从动轮、连接所述第一主动轮与所述第一从动轮的第一同步带和平行于所述第一同步带的传动方向设置的第一导轨，所述第一导轨的长度方向沿第一方向设置；

第二移动机构，所述第二移动机构包括滑动设置于所述第一导轨的第二导轨、第一安装板、设置于所述第一安装板上的第二驱动装置、与所述第二驱动装置的输出轴连接的第二主动轮、第二从动轮和连接所述第二主动轮与所述第二从动轮的第二同步带，所述第一安装板与所述第一同步带连接，并且所述第二导轨的长度方向沿第二方向设置；

第三移动机构，所述第三移动机构包括与所述第二导轨滑动连接的第三导轨、第二安装板、设置于所述第二安装板上的第三驱动装置、与所述第三驱动装置的输出轴连接的第三主动轮、第三从动轮和连接所述第三主动轮与所述第三从动轮的第三同步带，所述第二安装板与所述第二同步带连接，并且所述第三导轨的长度方向和所述第三同步带的传动方向沿第三方向设置，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°；

与所述第三同步带连接且滑动连接于所述第三导轨的抓取机构，所述抓取机构包括能够张开和夹紧的抓指。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述抓取机构还包括与第三同步带连接且滑动连接于所述第三导轨的第三安装板、设置于所述第三安装板上的第四驱动装置、与所述第四驱动装置的输出轴连接的凸轮、设置于所述凸轮的两侧的抓指安装板、用于安装所述抓指安装板的导向件和设置于所述抓指安装板与所述第三安装板之间的第一弹性元件，所述抓指安装板滑动连接于所述导向件，所述抓指设置于所述抓指安装板。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述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抓指安装板之间的直线轴承。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述抓取机构还包括设置于所述凸轮与所述抓指安装板之间的滚动轴承。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述抓取机构还包括用于检测所述抓指是否张开到位和夹紧到位的抓取到位传感器。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述第一移动机构还包括用于检测所述第二移动机构沿所述第一导轨是否移动到位的第一到位传感器，所述第二移动机构还包括用于检测所述第三移动机构沿所述第二导轨是否移动到位的第二到位传感器，所第三移动机构还包括用于检测所述抓取机构沿所述第三导轨是否移动到位的第三到位传感器。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述第一移动机构、所述第二移动机构和所述第三移动机构均设置有张紧组件。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，所述张紧组件包括固定块、设置于所述固定块上的第二导向轴、滑动设置于所述第二导向轴的安装块和设置于所述第二导向轴的第二弹性元件，所述第二弹性元件位于所述固定块与所述安装块之间，所述安装块用于安装所述第一从动轮、所述第二从动轮和所述第三从动轮。

优选地，在上述样本管抓取摆放机械手中，还包括用于设置线缆的拖链。

一种流水线分析系统，包括样本架和如上任意一项所述的样本管抓取摆放机械手，所述样本架上设置有多个用于放置样本管的插孔。

使用本实用新型所提供的样本管抓取摆放机械手时，通过抓取机构的抓指夹紧样本管，使第一移动机构的第一步进电机带动第一主动轮转动，使第一同步带在第一主动轮和第一从动轮之间进行闭环旋转，由于第一安装板与第一同步带连接，第一同步带的传动方向平行于第一导轨，因此，第一同步带能够通过第一安装板带动第二导轨沿第一导轨滑动，使第二移动机构沿第一方向移动，由于第三移动机构的第二安装板与第二同步带连接，第三导轨滑动连接于第二导轨，即第三移动机构与第二移动机构连接，因此，第三移动机构能够随第二移动机构沿第一方向移动，使滑动连接于第三导轨的抓取机构也能沿第一方向移动；第二移动机构的第二步进电机带动第二主动轮转动，第二同步带在第二主动轮与第二从动轮之间进行闭环旋转，由于第三移动机构的第二安装板与第二同步带连接，第三移动机构的第三导轨滑动连接于第二导轨，因此第三移动机构能够通过第二同步带和第二导轨沿第二方向移动，使得与第三导轨连接的抓取机构能够沿第二方向移动；第三移动机构的第三步进电机带动第三主动轮转，第三同步带在第三主动轮和第三从动轮之间进行闭环旋转，由于第三导轨的长度方向和第三同步带的传动方向沿第三方向设置，并且抓取机构与第三同步带连接且滑动连接于第三导轨，因此第三同步带能够带动抓取机构沿第三导轨滑动，使抓取机构沿第三方向移动；由于第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°，因此，第一方向、第二方向和第三方向能够构成三维空间，即抓取机构能够将抓指夹紧的样本管移动至流水线分析系统的样本架的任意插孔内，从而实现对样本管的有序摆放。由此可见，本实用新型所提供的样本管抓取摆放机械手不需要专门配置气源，减小了占地面积，增加了布置的便捷性，减小了流水线分析系统的布置难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例所提供的一种样本管抓取摆放机械手的装配结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种第一移动机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种第二移动机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种第三移动机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的一种抓取机构的结构示意图。

其中，100为样本存放机构，101为固定座，102为样本架，200为第一移动机构，201为第一步进电机，202为第一主动轮，203为第一从动轮，204为第一同步带，205为第一导轨，206为第一到位传感器，300为第二移动机构，301为第二导轨，302为第一安装板，303为第二步进电机，304为第二主动轮，305为第二从动轮，306为第二同步带，307为第二到位传感器，308为安装滑块，400为第三移动机构，401为第三导轨，402为第二安装板，403为第三步进电机，404为第三主动轮，405为第三从动轮，406为第三同步带，407为第三到位传感器，408为连接滑块，500为抓取机构，501为抓指，502为第三安装板，503为第四步进电机，504为凸轮，505为抓指安装板，506为导向件，507为第一弹性元件，508为直线轴承，509为滚动轴承，510为抓取到位传感器，600为张紧组件，601为固定块，602为第二导向轴，603为安装块，604为第二弹性元件，700为拖链，800为样本管，X为第一方向，Y为第二方向，Z为第三方向。

具体实施方式

有鉴于此，本实用新型的核心在于提供一种样本管抓取摆放机械手，以降低流水线分析系统的布置难度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，本实用新型实施例公开了一种样本管抓取摆放机械手，包括样本存放机构100、第一移动机构200、第二移动机构300、第三移动机构400和抓取机构500。

其中，样本存放机构100包括固定座101和设置于固定座101上的样本架102，样本架102上设置有多个用于放置样本管800的插孔；第一移动机构200设置于固定座101上，第一移动机构200包括第一步进电机201、与第一步进电机201的输出轴连接的第一主动轮202、第一从动轮203、连接第一主动轮202与第一从动轮203的第一同步带204和平行于第一同步带204的传动方向设置的第一导轨205，第一导轨205的长度方向沿第一方向X设置；第二移动机构300包括通过安装滑块308滑动设置于第一导轨205的第二导轨301、第一安装板302、设置于第一安装板302上的第二步进电机303、与第二步进电机303的输出轴连接的第二主动轮304、第二从动轮305和连接第二主动轮304与第二从动轮305的第二同步带306，第一安装板302与第一同步带204连接，并且第二导轨301的长度方向沿第二方向Y设置；第三移动机构400包括通过连接滑块408与第二导轨301滑动连接的第三导轨401、第二安装板402、设置于第二安装板402上的第三步进电机403、与第三步进电机403的输出轴连接的第三主动轮404、第三从动轮405和连接第三主动轮404与第三从动轮405的第三同步带406，第二安装板402与第二同步带306连接，并且第三导轨401的长度方向和第三同步带406的传动方向沿第三方向Z设置，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°；抓取机构500与第三同步带406连接且滑动连接于第三导轨401，抓取机构500包括能够张开和夹紧的抓指501。

使用本实用新型所提供的样本管抓取摆放机械手时，首先是第一移动机构200的第一步进电机201带动第一主动轮202转动，使第一同步带204在第一主动轮202和第一从动轮203之间进行闭环旋转，由于第一安装板302与第一同步带204连接，第一同步带204的传动方向平行于第一导轨205，因此，第一同步带204能够通过第一安装板302带动第二导轨301沿第一导轨205滑动，使第二移动机构300沿第一方向X移动，由于第三移动机构400的第二安装板402与第二同步带306连接，第三导轨401滑动连接于第二导轨301，即第三移动机构400与第二移动机构300连接，第三移动机构400随第二移动机构300沿第一方向X移动，使滑动连接于第三导轨401的抓取机构500也能沿第一方向X移动；第二移动机构300的第二步进电机303带动第二主动轮304转动，第二同步带306在第二主动轮304与第二从动轮305之间进行闭环旋转，由于第三移动机构400的第二安装板402与第二同步带306连接，第三移动机构400的第三导轨401滑动连接于第二导轨301，因此第三移动机构400能够通过第二同步带306和第二导轨301沿第二方向Y移动，使得与第三导轨401连接的抓取机构500能够沿第二方向Y移动；第三移动机构400的第三步进电机403带动第三主动轮404转，第三同步带406在第三主动轮404和第三从动轮405之间进行闭环旋转，由于第三导轨401的长度方向和第三同步带406的传动方向沿第三方向Z设置，并且抓取机构500与第三同步带406连接且滑动连接于第三导轨401，因此第三同步带406能够带动抓取机构500沿第三导轨401滑动，使抓取机构500沿第三方向Z移动；移动到位后再通过抓取机构500的抓指501夹紧样本管800，完成样本管的抓取动作，由于第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°，因此，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z能够构成三维空间，即抓取机构500能够将抓指501夹紧的样本管800移动至流水线分析系统的样本架102上的任意插孔内，从而实现对样本管800的有序抓取或摆放。由此可见，本实用新型所提供的样本管抓取摆放机械手不需要专门配置气源，减小了占地面积，增加了布置的便捷性，减小了流水线分析系统的布置难度。

需要说明的是，本实用新型所提供的第一方向X与第二方向Y、第二方向Y与第三方向Z和第三方向Z与第一方向X之间的夹角可以是30°、60°或者90°等角度，只要是能够构成三维空间的夹角均属于本实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例所提供的第一方向X与第二方向Y、第二方向Y与第三方向Z和第三方向Z与第一方向X之间的夹角均为90°，便于布置。

并且，抓取机构500可以是凸轮式、滑块式或者吸盘式等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例采用凸轮式，以便于通过凸轮504的转动调节抓指501的张开程度，从而使抓指501能够抓取多种直径规格的样本管800，提高该样本管抓取摆放机械手对样本管800规格的兼容性。具体地，如图5所示，抓取机构500还包括第三安装板502、第四步进电机503、凸轮504、抓指安装板505、导向件506和第一弹性元件507；第三安装板502与第三同步带406连接且第三安装板502滑动连接于第三导轨401，以便于通过第三同步带406带动第三安装板502沿第三方向Z移动，从而带动设置于第三安装板502的抓取机构500沿第三方向Z移动，并通过第三导轨401对第三安装板502的移动轨迹进行导向，提高抓取机构500的运动轨迹精度；第四步进电机503设置于第三安装板502上，凸轮504与第四步进电机503的输出轴连接，以便于通过第四步进电机503驱动凸轮504转动；抓指安装板505设置于凸轮504的两侧，以便于随着凸轮504的转动，当凸轮504与抓指安装板505接触部位的极径变大时，凸轮504能够推动抓指安装板505向远离凸轮504中心的两侧移动，使设置于抓指安装板505的抓指501张开；导向件506用于安装抓指安装板505，并且抓指安装板505滑动连接于导向件506，以便于通过导向件506对抓指安装板505的移动进行导向，提高抓指501的运动精度；第一弹性元件507设置于抓指安装板505与第三安装板502之间，以便于随着凸轮504的转动，当凸轮504与抓指安装板505接触部位的极径变小时，第一弹性元件507的压缩力能够推动抓指安装板505向靠近凸轮504中心的方向移动，使设置于抓指安装板505的抓指501夹紧样本管800；抓指501设置于抓指安装板505，以便于通过抓指安装板505的移动带动抓指501张开和夹紧。

另外，本实用新型所提供的抓指501设有圆弧凹槽，圆弧凹槽底部的圆弧半径小于待夹持样本管800的半径，圆弧凹槽边缘的圆弧半径大于待夹持样本管800半径，抓取过程中两个抓指501同时沿导向件506向中心夹持，通过抓指501两边的圆弧凹槽对待夹持样本管800有一定的中心矫正功能。

需要说明的是，第一弹性元件507可以是压缩弹簧、胶体气囊或者橡胶块等类型，只要是被压缩后具有压缩力，能够推动抓指安装板505向靠近凸轮504中心的方向移动的类型均属于本实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例采用第一压缩弹簧。

并且，导向件506可以是导向轴、导轨或者导向槽等类型，只要是能够对抓指安装板505的移动进行导向的类型均属于本实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例采用第一导向轴作为导向件506，结构简单，便于将压缩弹簧直接套在第一导向轴上；抓取机构500还包括设置于第一导向轴与抓指安装板505之间的直线轴承508，以便于使抓指安装板505获得高精度的平稳移动，提高抓取机构500的稳定性和精确性。

进一步地，抓取机构500还包括设置于凸轮504与抓指安装板505之间的滚动轴承509，以便于减小凸轮504与抓指安装板505之间的摩擦，减小对凸轮504和抓指安装板505的磨损，从而延长抓取机构500的使用寿命。

另外，抓取机构500还包括抓取到位传感器510，以便于检测抓指501是否张开到位，并且该抓取机构500还包括计数传感器，以便于使该样本管抓取摆放机械手具有计数功能。

本实用新型所提供的第一移动机构200还包括第一到位传感器206，以便于通过第一到位传感器206检测第二移动机构300沿第一导轨205是否移动到位；第二移动机构300还包括第二到位传感器307，以便于通过第二到位传感器307检测第三移动机构400沿第二导轨301是否移动到位；第三移动机构400还包括第三到位传感器407，以便于通过第三到位传感器407检测抓取机构500沿第三导轨401是否移动到位。

上述第一到位传感器206、第二到位传感器307、第三到位传感器407和抓取到位传感器510可以是激光测距传感器、接触式传感器或者接近式传感器等类型，只要是能够满足使用要求的传感器类型均属于本实用新型保护范围内。

另外，第一移动机构200、第二移动机构300和第三移动机构400均设置有张紧组件600，以便于对第一同步带204、第二同步带306和第三同步带406进行张紧，提高第一移动机构200、第二移动机构300和第三移动机构400的稳定性和精确性。

上述张紧组件600可以通过张紧轮、张紧架或者张紧器等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例提供了一种具体的张紧组件。

如图3所示，张紧组件600包括固定块601、第二导向轴602、安装块603和第二弹性元件604；第二导向轴602设置于固定块601上，安装块603滑动设置于第二导向轴602，第二弹性元件604设置于第二导向轴602，第二弹性元件604位于固定块601与安装块603之间，以张紧组件600对第一同步带204张紧为例，安装块603用于安装第一从动轮203，以便于当第一同步带204发生松弛时，第二弹性元件604的压缩力能够自动推动安装块603，使得安装块603带动第一从动轮203，从而张紧第一同步带204。张紧组件600对第二同步带306和第三同步带406的张紧原理相同，本文在此不再赘述。

需要说明的是，上述第二弹性元件604可以是压缩弹簧、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实用新型保护范围内；优选地，本实用新型实施例采用第二压缩弹簧。

并且，该样本管抓取摆放机械手还包括用于设置线缆的拖链700，以便于保护线缆，减少对线缆的磨损。

此外，本实用新型还公开了一种流水线分析系统，包括样本架和如上任意一项所述的样本管抓取摆放机械手，所述样本架上设置有多个用于放置样本管的插孔，因此兼顾了上述样本管抓取摆放机械手的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

本实用新型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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (10)

1.一种样本管抓取摆放机械手，其特征在于，包括：

固定座；

设置于所述固定座上的第一移动机构，所述第一移动机构包括第一驱动装置、与所述第一驱动装置的输出轴连接的第一主动轮、第一从动轮、连接所述第一主动轮与所述第一从动轮的第一同步带和平行于所述第一同步带的传动方向设置的第一导轨，所述第一导轨的长度方向沿第一方向设置；

第二移动机构，所述第二移动机构包括滑动设置于所述第一导轨的第二导轨、第一安装板、设置于所述第一安装板上的第二驱动装置、与所述第二驱动装置的输出轴连接的第二主动轮、第二从动轮和连接所述第二主动轮与所述第二从动轮的第二同步带，所述第一安装板与所述第一同步带连接，并且所述第二导轨的长度方向沿第二方向设置；

第三移动机构，所述第三移动机构包括与所述第二导轨滑动连接的第三导轨、第二安装板、设置于所述第二安装板上的第三驱动装置、与所述第三驱动装置的输出轴连接的第三主动轮、第三从动轮和连接所述第三主动轮与所述第三从动轮的第三同步带，所述第二安装板与所述第二同步带连接，并且所述第三导轨的长度方向和所述第三同步带的传动方向沿第三方向设置，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两个之间的夹角大于0°且不超过90°；

与所述第三同步带连接且滑动连接于所述第三导轨的抓取机构，所述抓取机构包括能够张开和夹紧的抓指。

2.根据权利要求1所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述抓取机构还包括与第三同步带连接且滑动连接于所述第三导轨的第三安装板、设置于所述第三安装板上的第四驱动装置、与所述第四驱动装置的输出轴连接的凸轮、设置于所述凸轮的两侧的抓指安装板、用于安装所述抓指安装板的导向件和设置于所述抓指安装板与所述第三安装板之间的第一弹性元件，所述抓指安装板滑动连接于所述导向件，所述抓指设置于所述抓指安装板。

3.根据权利要求2所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述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抓指安装板之间的直线轴承。

4.根据权利要求2所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述抓取机构还包括设置于所述凸轮与所述抓指安装板之间的滚动轴承。

5.根据权利要求2所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述抓取机构还包括用于检测所述抓指是否张开到位和夹紧到位的抓取到位传感器。

6.根据权利要求1所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述第一移动机构还包括用于检测所述第二移动机构沿所述第一导轨是否移动到位的第一到位传感器，所述第二移动机构还包括用于检测所述第三移动机构沿所述第二导轨是否移动到位的第二到位传感器，所第三移动机构还包括用于检测所述抓取机构沿所述第三导轨是否移动到位的第三到位传感器。

7.根据权利要求1所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述第一移动机构、所述第二移动机构和所述第三移动机构均设置有张紧组件。

8.根据权利要求7所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，所述张紧组件包括固定块、设置于所述固定块上的第二导向轴、滑动设置于所述第二导向轴的安装块和设置于所述第二导向轴的第二弹性元件，所述第二弹性元件位于所述固定块与所述安装块之间，所述安装块用于安装所述第一从动轮、所述第二从动轮和所述第三从动轮。

9.根据权利要求1所述的样本管抓取摆放机械手，其特征在于，还包括用于设置线缆的拖链。

10.一种流水线分析系统，其特征在于，包括样本架和如权利要求1至9任意一项所述的样本管抓取摆放机械手，所述样本架上设置有多个用于放置样本管的插孔。

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