一种液体处理工作站的机械抓手系统的制作方法

本发明涉及自动化液体处理设备领域，具体涉及一种液体处理工作站的机械抓手系统。

背景技术：

1、当前主流的大型液体处理工作站通常配有两个机械臂，两个机械臂通常设置在液体处理工作站的平台系统的两侧，其中一个机械臂上安装多通道移液器或多个单通道移液器，另一个机械臂上安装机械抓手。由于需要为机械抓手专门配备一个独立的机械臂，占用空间大，从而使液体处理工作站的整体体积较为庞大，并且机械抓手集成在机械臂上，也增加了维修的难度。此外，机械抓手的夹爪类型通常只有一种，只支持特定类型耗材(如孔板类耗材)的搬运，不支持多种特征耗材(如孔板和试管)的搬运，从而功能比较单一。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种液体处理工作站的机械抓手系统，该机械抓手系统体积小，拆装和维护方便，可完成夹爪组的自动卸载和装载操作，动作过程简单、快速、高效，能够实现不同类型的夹爪组的自动切换和安装，匹配不同类型的夹爪组，实现对不同实验耗材的取放和旋盖操作，可提升液体处理工作站的工作效率。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液体处理工作站的机械抓手系统，所述的机械抓手系统包括多组不同类型的夹爪组、夹爪驱动机构、夹爪切换机构、安装架和外罩，每组所述的夹爪组包括两个夹爪，所述的安装架固定在所述的外罩的内侧，所述的外罩与液体处理工作站的z轴运动组件的输出端相连，所述的z轴运动组件与液体处理工作站的y轴运动组件的输出端相连，所述的z轴运动组件和所述的y轴运动组件分别安装在液体处理工作站的机械臂的侧面，所述的机械抓手系统上下移动和左右移动分别由所述的z轴运动组件和所述的y轴运动组件驱动；所述的夹爪切换机构用于实现对不同类型的夹爪组的自动卸载和装载，所述的夹爪切换机构包括两根切换销、两根防转销和两个连接座，所述的两个连接座分别与所述的夹爪驱动机构相连，每个所述的连接座的下侧竖直固定有一根所述的切换销和一根所述的防转销，每个所述的夹爪上开设有限位孔和安装孔，所述的限位孔用于插设一根所述的防转销，所述的安装孔用于插设一根所述的切换销，每个所述的夹爪内水平安装有多个球头柱塞，所述的多个球头柱塞均匀布设在所述的安装孔的径向的周围，每个所述的球头柱塞的弹球头伸入所述的安装孔内，每根所述的切换销的外侧开设有供所述的多个球头柱塞插接的环槽；所述的夹爪驱动机构用于驱动与所述的两个连接座相连的两个夹爪相向移动、背向移动或转动，通过该两个夹爪实现对实验耗材的夹持、取放和旋盖功能；所述的机械抓手系统配有夹爪存储机构，所述的夹爪存储机构包括多个存储座，所述的多个存储座直立安装在液体处理工作站的平台基板上，每个所述的存储座的两侧分别水平固定有若干定位柱，每个所述的夹爪的侧面开设有供所述的若干定位柱插设的若干定位孔，每个所述的存储座用于通过若干所述的定位柱与若干所述的定位孔的配合侧挂一组所述的夹爪组。

3、本发明机械抓手系统的体积小，可通过模块化组装方式独立安装在液体处理工作站原有的用于安装多通道移液器或多个单通道移液器的机械臂的侧面，而无需专门为该机械抓手系统单独配备机械臂，从而可为液体处理工作站节省一个机械臂和若干数量的驱动元件，有利于减小液体处理工作站的整体体积，且该机械抓手系统的夹爪组采用可分离式设计，拆装和维护方便，只需使切换销进行竖直方向的移动即可完成夹爪组的自动卸载和装载操作，动作过程简单、快速、高效。

4、在机械抓手系统将旧的夹爪组自动卸载到夹爪存储机构上存储后，需要装载新的夹爪组时，首先，y轴运动组件工作，带动机械抓手系统整体平移至新的夹爪组所在的存储座的正上方；然后，z轴运动组件工作，带动机械抓手系统整体下移，使夹爪切换机构上的两根切换销和两根防转销分别同时插入新的夹爪组的两个夹爪上的两个安装孔和两个限位孔内，当每根切换销与安装孔的径向的周围的多个球头柱塞的弹球头接触并继续下移时，多个弹球头会被水平挤出安装孔，当切换销外侧的环槽到达多个弹球头的位置时，多个弹球头会回弹并卡住环槽，从而切换销被夹紧，不会自然脱落，需要一定的力才能将切换销从安装孔内拔出，且防转销可防止夹爪发生旋转，此时两个夹爪通过两根切换销与两个连接座相连；最后，夹爪驱动机构工作，通过两个连接座驱动两个夹爪背向移动，直至两个夹爪张开至其定位孔与存储座上的定位柱分离，此时两个夹爪在机械抓手系统上装载完成，z轴运动组件和y轴运动组件可带动机械抓手系统整体移离存储座。

5、与上述装载过程基本相反，需要卸载夹爪组时，首先，夹爪驱动机构工作，通过两个连接座驱动两个夹爪背向移动，使两个夹爪张开一定距离；然后，y轴运动组件工作，带动机械抓手系统整体平移至待卸载的夹爪组拟放置的空的存储座的上方，接着z轴运动组件工作，带动机械抓手系统整体下移至两个夹爪位于该存储座两侧的定位柱的外侧，并使每个夹爪上的若干定位孔分别对准该存储座上的若干定位柱，此后，夹爪驱动机构工作，通过两个连接座驱动两个夹爪相向移动，使两个夹爪逐渐收拢，直至两个夹爪在该存储座上放置到位；最后，z轴运动组件工作，带动机械抓手系统整体上移，切换销上移的同时将多个弹球头水平挤出安装孔并脱离环槽，从而切换销可继续上移至脱离安装孔，防转销会同步脱离限位孔，此时两个夹爪卸载完成，机械抓手系统可进行下一组夹爪组的装载操作。

6、每组夹爪组装载后，其对实验耗材的夹持、取放和旋盖操作则由夹爪驱动机构进行驱动。作为优选，所述的夹爪驱动机构包括第一电机、第一电机座、轴承、第二电机、第二电机座、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、两条齿条和导向座，所述的第一电机倒立安装在所述的第一电机座上，所述的第一电机座可转动地安装在所述的轴承上，所述的轴承固定在所述的外罩的内侧，所述的安装架固定于所述的第一电机的顶端，所述的第一齿轮固定于所述的第一电机的输出轴，所述的第二电机倒立安装在所述的第二电机座上，所述的第二电机座固定在所述的外罩的内侧，所述的第二齿轮固定在所述的第一电机座的上端，所述的第三齿轮固定于所述的第二电机的输出轴，所述的第三齿轮与所述的第二齿轮啮合，所述的导向座固定在所述的第一电机座的下端，所述的导向座内水平设置有两条导向槽，每条所述的导向槽内安装有一条所述的齿条，两条所述的齿条均与所述的第一齿轮啮合，每条所述的齿条的下侧固定有一个所述的连接座。第一电机工作时，其动力通过第一齿轮传递至两条齿条，驱动两条齿条相向移动或背向移动，从而带动两个夹爪相向移动至收拢或背向移动至张开，进而使两个夹爪夹紧或松开实验耗材。第二电机工作时，其动力通过第三齿轮传递至第二齿轮，由第二齿轮带动第一电机座和第一电机绕轴承旋转，使两个夹爪同步旋转，实现两个夹爪对实验耗材的旋盖功能(如旋转试管的盖子)。

7、作为优选，每根所述的切换销包括上下一体设置宽径段和窄径段，所述的宽径段与一个所述的连接座固定连接，所述的宽径段的直径大于所述的安装孔的孔径，所述的窄径段的直径与所述的安装孔的孔径相适配，所述的窄径段的外侧开设有所述的环槽。宽径段起纵向限位作用，能够防止切换销因下移过度而脱离多个弹球头。

8、作为优选，每个所述的夹爪上安装有若干第一磁钢，每个所述的存储座的两侧分别安装有第一霍尔传感器和若干第二磁钢，所述的外罩的底部安装有第二霍尔传感器，所述的第一霍尔传感器和所述的第二霍尔传感器分别由每个所述的夹爪上不同位置处的第一磁钢触发，所述的第一霍尔传感器用于检测每个所述的存储座上存储的夹爪组的类型，所述的第二霍尔传感器用于检测所述的机械抓手系统上装载的夹爪组的类型，所述的若干第二磁钢用以磁力吸附所述的若干第一磁钢。通过第一霍尔传感器能够实时在位检测存储座上存储的夹爪组的类型，通过第二霍尔传感器能够实时在位检测机械抓手系统上装载的夹爪组的类型，有效避免人为判断的失误风险。此外，若干第一磁钢配合若干第二磁钢，可实现每组夹爪组中两个夹爪的相互定位，确保每组夹爪组在存储座上存储的可靠性。

9、作为优选，每个所述的夹爪的侧面设有夹持部，所述的夹持部的表面设有用以增大摩擦力的粗糙面，所述的若干定位孔和所述的夹持部设置在每个所述的夹爪的同一侧。粗糙面的设计，有利于增加对实验耗材的夹持力，使夹爪的夹持动作更加顺利、稳定。

10、具体地，所述的夹爪组的类型包括试管类夹爪和板类夹爪。除了管类夹爪和板类夹爪，也可以根据需要为该机械抓手系统配备其他类型的夹爪组。

11、与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明液体处理工作站的机械抓手系统的体积小，可通过模块化组装方式独立安装在液体处理工作站原有的用于安装多通道移液器或多个单通道移液器的机械臂的侧面，而无需专门为该机械抓手系统单独配备机械臂，从而可为液体处理工作站节省一个机械臂和若干数量的驱动元件，有利于减小液体处理工作站的整体体积，且该机械抓手系统的夹爪组采用可分离式设计，拆装和维护方便，只需使切换销进行竖直方向的移动即可完成夹爪组的自动卸载和装载操作，动作过程简单、快速、高效，支持不同类型的夹爪组的自动卸载和装载使用，能够实现不同类型的夹爪组的自动切换和安装，匹配不同类型的夹爪组，实现对不同实验耗材的取放和旋盖操作，可提升液体处理工作站的工作效率。