CN220590096U - 一种适用于实验室的自动化平台及桌面型自动化装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于实验室的自动化平台及桌面型自动化装置，该自动化平台包括机台底座、机器人以及控制模块，所述机台底座内部具有一容置空间；所述机台底座表面被配置为工作台；所述机器人设置于所述机台底座上，所述机器人用于与各个所述作业区进行交互操作；所述控制模块设置于所述容置空间内，所述控制模块可与所述机器人和实验仪器或装置电连接，以控制所述机器人与实验仪器或装置在所述作业区进行交互操作。与现有技术相比，本申请一种适用于实验室的自动化平台中通过将机台底座与机器人集成，组成最小单元，工作台布局灵活，与实验室仪器配合可应用于多种实验场景。

Description

一种适用于实验室的自动化平台及桌面型自动化装置

技术领域

本申请涉及自动化的技术领域，具体地，涉及一种适用于实验室的自动化平台及桌面型自动化装置。

背景技术

近些年来，生命科学和生物技术快速发展，基因编辑、合成生物学、脑科学、干细胞、生物信息存储、生物育种等前沿科学技术发展给人类生产生活带来诸多红利。一方面，生命科学的发展深刻地改变了人类对生命本质及其运行规律的认识；另一方面，生物技术的广泛应用引领了医学、农业、食品、能源、环境等领域的科技进步，前所未有地提升了人们的生活质量，为人类健康和经济社会发展作出了重要贡献。

但传统的生命科学实验室中，实验全程人为操作，精准度低，实验耗时耗力，效率低，人工成本高；随着自动化的普及，机械化工作站逐渐取代人工。虽实现实验室机械化操作，但现有自动化工作站台面布局格式固定，灵活性差。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种适用于实验室的自动化平台及桌面型自动化装置，解决了现有技术中仪器设备之间高效自动化交互协同的技术问题，工作台布局灵活，满足多种生命科学实验应用场景。

本申请实施例提供了一种适用于实验室的自动化平台，所述适用于实验室的自动化平台包括：

机台底座，所述机台底座内部具有一容置空间；所述机台底座表面被配置为工作台；

机器人，所述机器人设置于所述机台底座上；所述机器人包括本体以及设置于所述本体上的多轴机械臂，所述本体底部设置于所述容置空间内，所述多轴机械臂上配置有工作头；

控制模块，所述控制模块设置于所述容置空间内，所述控制模块可与所述机器人电连接，以控制所述机器人与实验仪器或装置进行交互操作。

相对现有技术而言，本申请实施方式，通过将机台底座与机器人集成，组成最小单元，工作台布局灵活，与实验室仪器配合可应用于多种实验场景；通过将机器人控制柜集成在机台底座的控制系统内，使得适用于实验室的自动化平台结构更加紧凑，占用空间小；通过在控制系统的控制器上预留接口，仪器设备可以直接接入与适用于实验室的自动化平台形成整体，即插即用，便于集成控制；可根据不用应用场景，在机台底座上预设机器人、仪器设备等位置，便于机器人对作业位置进行标定，提高视校效率。

在一实施方式中，所述机器人包括四轴机器人或四轴以上机器人。

在一实施方式中，所述工作头包括夹爪、注吸液头、旋转头或吸盘中的一种。

在一实施方式中，所述容置空间内设置有导轨，所述机器人底座滑动设置于所述导轨上，所述机器人还连接有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述机器人在所述导轨上移动，以改变所述机器人在所述机台底座上的位置。

在一实施方式中，所述工作台上设置有至少一个作业区，所述作业区处设置有用于安装实验仪器或装置的定位组件。

在一实施方式中，所述适用于实验室的自动化平台还包括存储组件，所述存储组件用于存储物料；

所述存储组件包括存储架，所述存储架上设置有多个置物空间。

与现有技术相比，本申请实施方式，工作台上具有存储架，存储架、机器人以及工作区的仪器可进行位置预设，便于机器人进行位置标定，提高视校效率，形成各种不同应用场景的适用于实验室的自动化平台。

在一实施方式中，所述存储组件设置于所述工作台上，所述存储组件底部设置连接组件，所述存储架通过连接组件与所述工作台可拆卸连接。

在一实施方式中，所述连接组件包括固定块、底板，所述固定块固定设置于所述工作台上，所述底板设置于所述存储架底部；

其中，所述底板上具有卡槽，所述固定块侧壁上设置有定位珠，所述存储架通过底板上的卡槽与所述固定块上的定位珠卡合连接。

在一实施方式中，所述定位组件包括支撑架，所述支撑架设置于所述容置空间内，且所述支撑架顶部端面与所述工作台内壁贴合。

本申请实施例还提供一种适用于实验室的桌面型自动化装置，所述桌面型自动化装置包括上述任一项的自动化平台，其中，所述机台底座设置于桌面上；所述机器人的控制柜设置于所述容置空间内，所述机器人的控制柜与所述控制模块集成。

本公开提供一种可应用于桌面的自动化平台，机台底座可以摆放在桌面或工作台面上与实验室仪器或装置配合完成实验操作，自动化程度高，且适用范围广；实验室仪器或装置可以布设于机台底座上；机器人的控制系统可集成在控制模块上，减小机器人主体的体积，使得机器人更加美观，结构更加紧凑；且实验室仪器或装置与控制模块之间可即插即用，优化线路布局。

附图说明

为了说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1为本申请实施例中适用于实验室的自动化平台的结构示意图；

图2为本申请实施例中机台底座的结构示意图；

图3为本申请实施例中存储组件安装示意图；

图4为本申请实施例中存储组件的结构示意图；

图5为本申请实施例中连接组件的结构示意图；

图6为本申请实施例中连接组件的另一种结构示意图；

图7为本申请实施例中适用于实验室的自动化平台的另一种结构示意图(一)；

图8为本申请实施例中适用于实验室的自动化平台的另一种结构示意图(二)；

图9为本申请实施例中机器人的另一种结构示意图；

图10为本申请适用于实验室的自动化平台一种应用示意图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。如果没有特别说明，本文中的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等均是相对于本公开的附图描述的。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本公开的范围，在不脱离本公开的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本公开的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

生命科学实验中，许多实验操作步骤单一、重复性高，传统实验室中，实验全程人为操作，人工成本高且效率低下；本申请实施例提供一种适用于实验室的自动化平台，台面布局灵活，可适配多种实验场景，采用机器人替代人工完成实验室重复性高、步骤单一的操作，提高实验效率，降低人工成本。

下面，参照图1至图9，详细描述根据本公开的优选实施方式。

本申请实施例提供了一种适用于实验室的自动化平台，所述适用于实验室的自动化平台包括机台底座10、机器人20以及控制模块30，其中机器人的控制系统集成在机台底座内的控制模块上，减小机器人的体积，提高机器人与机台底座之间的适配性，同时使得适用于实验室的自动化平台外观更加美化。

相对现有技术而言，本申请实施方式，通过将机台底座与机器人集成，组成最小单元，工作台布局灵活，与实验室仪器配合可应用于多种实验场景；通过将机器人控制柜集成在机台底座的控制系统内，使得适用于实验室的自动化平台结构更加紧凑，占用空间小；通过在控制系统的控制器上预留接口，仪器设备可以直接接入与适用于实验室的自动化平台形成整体，即插即用，便于集成控制；可根据不用应用场景，在机台底座上预设机器人、仪器设备等位置，便于机器人对作业位置进行标定，提高视校效率。

实施例一

请参见图1，本申请实施例提供一种适用于实验室的自动化平台，应用于生命科学领域的实验场景，该适用于实验室的自动化平台包括机台底座10、机器人20以及控制模块30，请一并参见图2，所述机台底座10内部具有一容置空间11；所述机器人20设置于所述机台底座10上，所述机器人20包括本体21以及设置于所述本体21上的多轴机械臂22，所述多轴机械臂22上配置有工作头23；所述控制模块30设置于所述容置空间11内，所述控制模块30可与所述机器人20电连接，以控制所述机器人与实验仪器或装置进行交互操作。

具体应用中，机台底座10作为工作台，所述机器人20可设置于所述机台底座10中间位置，或根据机器人与仪器之间的交互空间，布设机器人的位置；机器人20的底座安装在机台底座10的容置空间11内，此时，本申请的自动化平台可被集成在大型工作站或流水线上进行辅助作业，控制模块根据接收到的控制信号控制机器人与实验仪器或装置进行交互操作。

本申请实施例中，所述机器人可以是四轴机器人或四轴以上机器人。优选的，机器人为四轴机器人；机器人20的多轴机械臂22操作覆盖范围一般为其前方和两侧，将机器人20布置于工作台1的一侧。工作台12的面积范围大于多轴机器臂22的移动覆盖范围，尽可能的使机器人20的利用率达到最大；当然，工作台12的面积范围小于多轴机械臂22的移动覆盖范围，机器人20可以将多轴机械臂22伸至工作台12以外区域进行操作。

为了满足不同实验操作，所述工作头23可以是夹爪、注吸液头、旋转头或吸盘中的一种。具体的，抓取样品时，工作头采用电动等形式的夹爪；注液吸液时，工作头采用注吸液头；涂布时，工作头采用旋转头；取瓶盖时，工作头采用吸盘等。此外，夹爪可根据不同物料进行选配，夹爪还可以由齿轮与齿条配合驱动。

本申请实施方式可作为基本的实验室自动化模块，可功能更完善的大型工作站集成，用户可以根据实际功能需求，配置不同的软件和仪器或装置，实现功能定制。

在一些实施例中，请参见图3，所述适用于实验室的自动化平台还包括存储组件50，所述存储组件50设置于所述工作台12上，用于存储物料；具体的，所述存储组件50包括存储架51，所述存储架51上设置有多个置物空间。

具体应用中，存储组件50可以是堆栈，存储组件50上可以堆放孔板，此时机器人20用于搬运存储组件20上的孔板。

在一些实施例中，请参见图4，所述存储组件50还包括连接组件52，所述存储架51通过连接组件52与所述工作台12可拆卸连接，便于更换存储架，即便于更换物料，满足更多使用场景；

在一些实施例中，请参见图5和图6，所述连接组件52包括固定块521、底板522，所述固定块521固定设置于所述工作台12上，所述底板522设置于所述存储架51底部；

其中，所述底板522上具有卡槽523，所述固定块521侧壁上设置有定位珠524，所述存储架51通过底板522上的卡槽523与所述固定块521上的定位珠卡524合连接。

具体应用中，将装满物料的存储架51放置在固定块521上，此时定位珠524卡合于卡槽523内对存储架51进行定位，存储架51上的物料用完后，通过存储架521顶部的把手将存储架51提起，更换新的存储架51即可。

实施本申请实施例的适用于实验室的自动化平台时，还可以搭载视觉单元，视觉单元与控制模块连接，所述控制模块根据视觉单元的信号计算机器人的多轴机械臂运动位置，控制多轴机械臂进行功能操作。在视觉单元导引下机器人自动完成一系列动作，进一步增加工作台布局灵活性。

实施例二

与实施例一不同的是，所述工作台12上设置有至少一个作业区121，所述作业区121处设置有用于安装实验仪器或装置的定位组件40。

在一些实施例中，请参见图1和图2，所述定位组件40包括支撑架41，所述支撑架41设置于所述容置空间11内，且所述支撑架41顶部端面与所述工作台12内壁贴合；支撑架41用于支撑工作台12上的设备仪器，防止工作台12变形。请参加图2和图3，工作台12与支撑架41上可预设螺纹孔42，实验室仪器或装置通过螺钉固定在螺纹孔42处，便于拆装。

进一步地，所述支撑架41中部为镂空结构，减少用料，减轻整体重量。

实施例三

与实施例二不同的是，如图7和图8所示，机台底座10上设置有两个机器人20，机器人20的位置可根据不同操作需要进行预设，每个机器人20执行不同的操作，提高自动化平台的作业效率。

实施例四

与实施例一、实施例二不同的是，如图9所示，所述机器人在机台底座上的位置可改变；具体地，所述容置空间11内设置有导轨24，所述机器人20底座滑动设置于所述导轨24上，所述机器人还连接有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述机器人在所述导轨24上移动，以改变所述机器人在所述机台底座上的位置。

此实施例中，驱动组件可以是电机与同步带，同步带安装在导轨24两端的带轮上，电机驱动同步带从而带动机器人在导轨上移动，以改变所述机器人在所述机台底座上的位置，机器人采用可移动式安装，提高了机器人的灵活性，扩大机器人的作业范围。可以理解的是，机器人采用移动式安装时，工作台12上应开设有供机器人移动的通槽，图中未示出。

请参见图10，本申请实施例的适用于实验室的自动化平台在分液工艺场景中的应用；其中，工作台12上的分液器组件70所在区域构成一个工作区121，分液器组件70顶部还配置有封膜机组件80，装有物料的孔板容器60可堆放至存储组件50内，分液器组件70、封膜机组件80均通过连接线与控制模块30进行电连接，优化线路，便于集成控制；

具体应用中，控制模块30控制机器人20通过多轴机械臂22上的工作头23对孔板容器60进行搬运，比如，机器人20将孔板容器60从存储组件50上搬运至分液工位上，分液器组件70完成分液步骤后，机器人20再将孔板容器60搬运至封膜工位上，完成封膜后，机器人20再将孔板容器60搬运至下一工序的仪器上；同时也可以在系统中增加视觉单元，视觉单元与控制模块连接，在视觉引导下进行分液，控制模块根据视觉单元的信号计算机器人的多轴机械臂运动位置，控制多轴机械臂进行功能操作。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述适用于实验室的自动化平台包括：

机台底座，所述机台底座内部具有一容置空间；所述机台底座表面被配置为工作台；

至少一个机器人，所述机器人设置于所述机台底座上；所述机器人包括本体以及设置于所述本体上的多轴机械臂，所述本体底部设置于所述容置空间内，所述多轴机械臂上配置有工作头；

控制模块，所述控制模块设置于所述容置空间内，所述控制模块可与所述机器人和实验仪器或装置电连接，以控制所述机器人与实验仪器或装置进行交互操作。

2.如权利要求1所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述机器人包括四轴机器人或四轴以上机器人。

3.如权利要求2所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述工作头包括夹爪、注吸液头、旋转头或吸盘中的一种。

4.如权利要求3所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述容置空间内设置有导轨，所述机器人底座滑动设置于所述导轨上，所述机器人还连接有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述机器人在所述导轨上移动，以改变所述机器人在所述机台底座上的位置。

5.如权利要求1-3任一项所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述工作台上设置有至少一个作业区，所述作业区处设置有用于安装实验仪器或装置的定位组件。

6.如权利要求5所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述适用于实验室的自动化平台还包括存储组件，所述存储组件用于存储物料；

所述存储组件包括存储架，所述存储架上设置有多个置物空间。

7.如权利要求6所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述存储组件设置于所述工作台上，所述存储组件底部设置连接组件，所述存储架通过连接组件与所述工作台可拆卸连接。

8.如权利要求7所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述连接组件包括固定块、底板，所述固定块固定设置于所述工作台上，所述底板设置于所述存储架底部；

其中，所述底板上具有卡槽，所述固定块侧壁上设置有定位珠，所述存储架通过底板上的卡槽与所述固定块上的定位珠卡合连接。

9.如权利要求5所述的适用于实验室的自动化平台，其特征在于，所述定位组件包括支撑架，所述支撑架设置于所述容置空间内，且所述支撑架顶部端面与所述工作台内壁贴合。

10.一种适用于实验室的桌面型自动化装置，其特征在于，所述桌面型自动化装置包括权利要求1-9任一项的自动化平台，其中，所述机台底座设置于桌面上；所述机器人的控制柜设置于所述容置空间内，所述机器人的控制柜与所述控制模块集成。