姿态识别机构和样品管装盒机器人

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种姿态识别机构和样品管装盒机器人。

背景技术

样品管通常用于保存生物样本等，为了便于储存和减少储存空间，常将样品管放置于样品管盒中。示例性技术中，采取自动装盒的方式将样品管装入样品管盒中，但在样品管输送过程中由于无法判断样品管的朝向，容易出现样品管倒置而无法准确装盒的情况。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种姿态识别机构和样品管装盒机器人，旨在便于判断样品管的朝向。

为实现上述目的，本发明提出的一种姿态识别机构，用于检测样品管的朝向，所述样品管包括管身和管帽，且所述管身的横截尺寸不同于所述管帽的横截尺寸，所述姿态识别机构包括：

安装件，所述安装件设有输送通道；

止挡机构，所述止挡机构设于所述输送通道的进入端，并开设有连通所述输送通道的止通口，所述止通口用于卡持所述管身与所述管帽的连接位置；以及

传感器，所述传感器设于所述安装件，当所述样品管限位于所述止挡机构时，所述传感器检测所述管身或管帽是否进入所述止通口以判断所述样品管的朝向。

可选地，以所述止挡机构和所述输送通道的排布方向为所述样品管的输送方向，所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的后方；

或，所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的前方；

或，所述传感器朝向所述止通口设置；

或，所述姿态识别机构设有两所述传感器，其中一所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的后方，另一所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的前方；

或，所述姿态识别机构设有多个所述传感器，多个所述传感器沿所述输送方向间隔设置，且其中一所述传感器朝向所述止通口设置。

可选地，定义所述样品管的长度为L1，部分所述样品管插设于所述止通口时，位于所述止通口外的一段长度为L2，所述传感器与所述止通口的止挡位间距为L；

当所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的后方时，满足L2＜L＜L1。

可选地，部分所述样品管插设于所述止通口时，定义进入所述止通口的一段长度为L3，所述止挡结构沿所述输送方向的长度为L4，所述传感器与所述止挡机构的间距为L；

当所述传感器沿所述输送方向位于所述止挡机构的前方时，满足L＜L3-L4。

可选地，所述传感器为光电传感器、光纤传感器以及微动开关的其中之一。

可选地，所述安装件还设有导向通道，所述导向通道与所述输送通道的进入端连通，所述导向通道的宽度沿输送方向逐渐收缩。

可选地，所述止挡机构包括：

固定挡块，所述固定挡块设于所述安装件，并位于所述输送通道的进入端；以及

移动挡块，所述移动挡块与所述固定挡块相对设置以围合形成所述止通口，所述移动挡块可活动设置，以朝向或远离所述固定挡块移动。

可选地，所述姿态识别机构还包括驱动机构，所述驱动机构设于所述安装件并与所述移动挡块传动连接，以驱使所述移动挡块朝向或远离所述固定挡块移动。

可选地，所述驱动机构包括：

驱动件，所述驱动件与所述移动挡块传动连接，以驱使所述移动挡块远离所述固定挡块；和

复位件，所述复位件分别与所述安装件和所述移动挡块连接，以驱使所述移动挡块靠近所述固定挡块。

本发明还提出一种样品管装盒机器人，包括前述任意一项中所述的姿态识别机构，所述姿态识别机构包括：

安装件，所述安装件设有输送通道；

止挡机构，所述止挡机构设于所述输送通道的进入端，并开设有连通所述输送通道的止通口，所述止通口用于卡持所述管身与所述管帽的连接位置；以及

传感器，所述传感器设于所述安装件，当所述样品管限位于所述止挡机构时，所述传感器检测所述管身或管帽是否进入所述止通口以判断所述样品管的朝向。

本发明的姿态识别机构中，在安装件上形成有输送通道，并在输送通道的进入端设置有止挡机构，止挡机构开设有连通输送通道的止通口，止通口仅可使样品管的管身和管帽中横截尺寸较小的一段穿过，从而会使得样品管的管身和管帽中横截尺寸较大的一段抵接于止挡机构的背离输送通道的一侧。当样品管的管身沿输送方向在前且管身的横截尺寸小于管帽时，管身穿设于止通口中。当样品管的管身沿输送方向在后且管身的横截尺寸小于管帽时，管帽抵接于止挡机构位置，管身无法进入止通口；此时，传感器根据检测管身是否进入止通口便可以直接判断样品管的朝向。当样品管的管身沿输送方向在前且管身的横截尺寸大于管帽时，管身抵接于止挡机构位置，管帽无法进入止通口。当样品管的管身沿输送方向在后且管身的横截尺寸大于管帽时，管帽穿设于止通口中；此时，传感器根据检测管帽是否进入止通口便可以直接判断样品管的朝向。也即，本申请的技术方案，得以较为便捷地检测出样品管的姿态，提高后续装盒的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明姿态识别机构一实施例的结构示意图；

图2为图1中姿态识别机构的主视图；

图3为管帽横截尺寸大于管身横截尺寸的样品管的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种姿态识别机构100，用于检测样品管200的朝向，所述样品管200包括管身210和管帽220，且所述管帽220的横截尺寸不同于所述管身210的横截尺寸。

请参照图1和图2，所述姿态识别机构100包括安装件10、止挡机构20以及传感器30，所述安装件10上形成有输送通道13；所述止挡机构20设于所述输送通道13的进入端，并开设有连通所述输送通道13的止通口，所述止通口用于卡持所述管身210和所述管帽220的连接位置；所述传感器30设于所述安装件10，当所述样品管200限位于所述止挡机构20时，所述传感器30根据检测所述管身210或所述管帽220是否进入所述止通口以判断所述样品管200的朝向。

本申请的姿态识别机构100包括作为安装基础的安装件10，安装件10设有用于通过样品管200的输送通道13，常见的，输送通道13承接上一运输机构传递的样品管200，并完成样品管200姿态检测。本申请的技术方案中，输送通道13的进入端设有止挡机构20，止挡机构20开设有与输送通道13连通的止通口，止通口用于卡持样品管200的管身210和管帽220的连接位置，以使得样品管200被卡持于止挡结构位置，进而通过设置在安装件10上的传感器30检测样品管200的朝向。当样品管200输送至姿态识别机构100时，以管身210的横截尺寸小于管帽220的横截尺寸为例，如果是管身210在输送方向上的前方，此时管身210可以穿过止挡结构的止通口插设于输送通道13内，管帽220抵接于止挡机构20的背离输送通道13的一侧。如果是管帽220在输送方向的前方，管帽220抵接于止挡机构20的背离输送通道13的一侧，所以样品管200无法进入止通口，管身210位于输送通道13外。当管帽220抵接于止挡机构20时，传感器30判断此时管身210的位置是否进入止通口便得以判断样品管200的朝向。

若是管身210的横截尺寸大于管帽220的横截尺寸，当管身210在输送方向的前方，此时管身210抵接于止挡机构20的背离输送通道13的一侧，所以样品管200无法进入止通口，管帽220位于输送通道13外。如果是管帽220在输送方向的前方，此时管帽220可以穿过止挡机构20的止通口插设于输送通道13内，管身210抵接于止挡机构20的背离输送通道13的一侧。当管身210抵接于止挡机构20时，传感器30判断此时管帽220的位置是否进入止通口便得以判断样品管200的朝向。

因此，可以理解的，本发明的姿态识别机构100中，在安装件10上形成有用于输送样品管200的输送通道13，并在输送通道13的进入端设置有止挡机构20，止挡机构20开设有连通输送通道13的止通口，止通口仅可使样品管200的管身210和管帽220中横截尺寸较小的一段穿过，从而使得样品管200的管身210和管帽220中横截尺寸较大的一段抵接于止挡机构20。当样品管200的管身210沿输送方向在前且管身210的横截尺寸小于管帽220时，管身210穿设于止通口进入输送通道13中，管帽220抵接于止挡机构20位置。当样品管200的管身210沿输送方向在后且管身210的横截尺寸小于管帽220时，管帽220抵接于止挡机构20位置，管身210无法进入止通口中；此时，传感器30根据检测管身210是否进入止通口便可以直接判断样品管200的朝向。当样品管200的管身210沿输送方向在前且管身210的横截尺寸大于管帽220时，管身210抵接于止挡机构20位置，管帽220无法进入止通口。当样品管200的管身210沿输送方向在后且管身的横截尺寸大于管帽220时，管帽220穿设于止通口中；此时，传感器30根据检测管帽220是否进入止通口便可以直接判断样品管200的朝向。也即，本申请的技术方案，得以较为便捷地检测出样品管200的朝向，提高后续装盒的准确性。

请参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，以所述止挡机构20和所述输送通道13的排布方向为所述样品管200的输送方向，所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的后方；或，所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的前方；或，所述传感器30朝向所述止通口设置。

前述实施例的技术方案中，姿态识别机构100的传感器30通过检测样品管200的管身210或管帽220是否进入止通口判断样品管200的朝向。可选地，以止挡机构20和输送通道13的排布方向为样品管200的输送方向，传感器30沿输送方向位于止挡机构20的后方。以管身210的横截尺寸小于管帽220横截尺寸为例，当样品管200的管身210沿输送方向在前时，管身210穿设于止挡机构20的止通口中，此时传感器30在输送通道13外不会检测到管身210，即可判断管身210已经进入止通口中，样品管200处于管身210在前的姿态；当样品管200的管帽220沿输送方向在前时，由于管帽220无法从止挡机构20的止通口穿过抵接于止挡机构20，管身210无法进入输送通道13中，此时传感器30可以检测到管身210发出触发信号，进而判断样品管200处于管帽220在前的姿态。可以理解的，当管身210的横截尺寸大于管帽220横截尺寸，则是检测管帽220是否在止通口外以判断样品管200的朝向。

同时，传感器30处于止挡机构20的背离输送通道13的一侧，可以检测到是否有样品管200从上一道工序进入姿态识别机构100。

请参照图1和图3，在本发明的一些实施例中，定义所述样品管200的长度为L1，所述样品管插设于所述止通口时，位于所述止通口外的一段长度为L2，所述传感器30与所述止通口的止挡位20的间距为L，当所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的后方时，满足L2＜L＜L1。

前述实施例的技术方案中，传感器30沿输送方向位于止挡机构20的后方，以通过是否在止通口外检测到样品管200的管身210或管帽220判断样品管200的姿态。本实施例中，定义样品管200的长度为L1，样品管200插设于止通口时，位于止通口外的一段长度为L2，传感器30与止挡机构20之间的间距为L，且满足L2＜L＜L1，以管身210的横截尺寸小于管帽220横截尺寸为例，此时管帽220无法进入止通口，其长度为L2，可以确保当管帽220在前时传感器30准确的检测到样品管200，当管身210在前时传感器30不会因检测到管帽220而产生误判，进而确保姿态识别机构100的判断准确性。

在本发明的一些实施例中，所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的前方；或，所述传感器30朝向所述止通口设置。

前述实施例的技术方案中，姿态识别机构100的传感器30通过检测样品管200的管身210或管帽220是否进入输送通道13判断样品管200的朝向。可选地，以止挡机构20和输送通道13的排布方向为样品管200的输送方向，传感器30沿输送方向位于止挡机构20的前方或朝向止通口设置。以管身210的横截尺寸小于管帽220横截尺寸为例，当样品管200的管身210沿输送方向在前时，管身210从止挡机构20的止通口插设于输送通道13中，此时传感器30在输送通道13或止通口内便能检测到管身210，即可判断样品管200处于管身210在前的姿态；当样品管200的管帽220沿输送方向在前时，由于管帽220无法从止挡机构20的止通口穿过，管身210无法进入止通口和输送通道13中，此时传感器30无法检测到管身210，进而得以判断样品管200处于管帽220在前的姿态。可以理解的，当管身210的横截尺寸大于管帽220横截尺寸，则是检测管帽220是否进入输送通道13判断样品管200的朝向。

请参照图2和图3，在本发明的一些实施例中，所述样品管200插设于所述止通口时，定义进入所述止通口的一段长度为L3，所述止挡结构沿所述输送通道13的长度为L4，所述传感器30与所述止挡机构20的间距为L，当所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的前方时，满足L3-L4＞L。

前述实施例的技术方案中，姿态识别机构100的传感器30沿输送方向位于止挡机构20的前方，以通过是否在输送通道13内检测到样品管200的管身210或管帽220而判断样品管200的姿态。本实施例中，当样品管200中横截尺寸较小的一段沿输送方向在前时，部分样品管200插设于止通口中，此时，定义样品管200中进入止通口的一段长度为L3，止挡机构20沿输送方向的长度为L4，传感器30与止挡机构20之间的距离为L；以管身210的横截尺寸小于管帽220横截尺寸为例，管身210可以进入止通口，其长度为L3，可以避免样品管200的管身210插设于输送管道时被止挡机构20遮挡或由于传感器30距离止挡机构20较远而产生误判，进而确保姿态识别机构100的判断准确性。

在一些实施例中，以止挡机构20和输送通道13的排布方向为样品管200的输送方向，所述姿态识别机构100设有两所述传感器30，其中一所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的后方，另一所述传感器30沿所述输送方向位于所述止挡机构20的前方；或，所述姿态识别机构100设有多个所述传感器30，多个所述传感器30沿所述输送方向间隔设置，且其中一所述传感器30朝向所述止通口设置。

可以理解的，本实施例中，两个或两个以上传感器30的设置，得以更为准确的判断样品管200的管身210或管帽220所处位置，提高姿态识别机构100的判断准确性。

在本发明的一些实施例中，所述传感器30为光电传感器、光纤传感器以及微动开关的其中之一。

前述实施例的技术方案中，在姿态识别机构100中设有传感器30，以通过检测管身210或管帽220是否进入输送通道13判断样品管200的朝向。本实施例中，传感器30为光电传感器或光纤传感器，以光电传感器为例，光电传感器具有相对设置的发送器和接收器，发送器和接收器沿输送路径设于输送路径的两侧，发送器朝向接收器发出光信号，正常情况下，接收器接收光信号而无触发信号产生，当接收器和发送器之间有障碍物阻隔时，接收器无法接收到光信号产生触发信号，进而得以通过辨别是否有触发信号产生以检测样品管200的管身210或管帽220是否进入输送通道13内，从而判断样品管200的朝向。

在一些实施例中，传感器30为微动开关，微动开关设有接触弹片，接触弹片朝向输送通道13内侧设置，当样品管200的被识别段抵接接触弹片时，接触弹片变形产生触发信号，进而得以辨别样品管200的管身210或管帽220是否进入输送通道13内，从而判断样品管200的朝向。

请参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，所述安装件10还设有导向通道14，所述导向通道14与所述输送通道13的输入端连通，所述导向通道14的宽度沿输送方向逐渐收缩。

前述实施例的技术方案中，安装件10设有用于输送样品管200的输送通道13，根据样品管200的管身210是否进入输送通道13判断样品管200的朝向。本实施例中，安装件10还设有与输送通道13连通的导向通道14，导向通道14沿输送方向设于输送通道13之前，且导向通道14的宽度沿输送方向逐渐收缩，确保样品管200沿样品管200的长度方向朝向输送通道13移动，从而避免存在因样品管200与止通口对位不准而无法进入输送通道13的情况，导致传感器30产生误判。

请参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，所述止挡机构20包括固定挡块21以及移动挡块22，所述固定挡块21设于所述安装件10，并位于所述输送通道13的进入端；所述移动挡块22与所述固定挡块21相对设置并围合形成所述止通口，所述移动挡块22可活动设置，以朝向或远离所述固定挡块21运动。

前述实施例的技术方案中，姿态识别机构100中设置有止挡机构20，以卡持样品管200的管身210和管帽220的连接位置，进而通过传感器30检测管身210或管帽220是否进入输送通道13判断样品管200的朝向。本实施例中，止挡机构20包括固定挡块21和移动挡块22，固定挡块21和移动挡块22分别设于输送通道的两侧以围合形成止通口，同时移动挡块22可滑动设置以朝向或远离固定挡块21运动；一方面，当一个样品管200完成姿态检测后，移动挡块22远离固定挡块21运动以使得样品管200横截尺寸较大的一段得以通过止挡机构20进入输送通道13中进入下一工序，而后移动挡块22复位以准备下一个样品管200的姿态检测；另一方面，可以调节移动挡块22和固定挡块21之间的距离以调节止通口的大小，满足不同尺寸的样品管200使用需求，提高姿态识别机构100的适用性。

需要说明的是，移动挡块22可活动设置，可以是可滑动地设于安装架10，也可以是可转动地设于安装架10；仅需使得移动挡块22在远离固定挡块21时止通口得以使样品管200完全通过止通口，在移动挡块22靠近固定挡块21时阻挡样品管200横截尺寸较大的一段通过。

请参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，所述姿态识别机构100还包括驱动机构40，所述驱动机构40设于所述安装件10并与所述移动挡块22传动连接，以驱使所述移动挡块22朝向或远离所述固定挡块21移动。

前述实施例的技术方案中，止挡机构20包括相对设置的固定挡块21和移动挡块22，移动挡块22可朝向或远离固定挡块21滑动以关闭或开启输送通道13。本实施例中，姿态识别机构100还包括驱动机构40，驱动机构40设于安装件10并与移动挡块22传动连接，以驱使移动挡块22朝向或远离固定挡块21移动，提高姿态识别机构100的自动化程度。

需要说明的是，本实施例中驱动机构40与移动挡块22传动连接，驱动机构40可以是但不限于驱动电机或气缸，其传动连接方式可以是但不限于连杆传动、齿轮传动或皮带传动等方式，在此不做限定。

在本发明的一些实施例中，所述驱动机构40包括驱动件和复位件，所述驱动件与所述移动挡块22传动连接，以驱使所述移动挡块22远离所述固定挡块21；所述复位件分别与所述安装件10和所述移动挡块22连接，以驱使所述移动挡块22靠近所述固定挡块21。

前述实施例的技术方案中，姿态识别机构100设有驱动机构40，用于驱动移动挡块22靠近和远离固定挡块21。在一些实施例中，驱动机构40包括驱动件和复位件，驱动件与移动挡块22传动连接，用于刚性驱动移动挡块22远离固定挡块21，使得止通口开启以使样品管200通过止通口，驱动件可以是但不限于驱动电机、气缸或电磁推杆等，与移动挡块22之间的传动方式可以是但不限于连杆传动、齿轮传动或皮带传动等方式；需要说明的是，驱动件仅驱使移动挡块22远离固定挡块21以开启止通口，其传动连接方式可以采用凸轮传动或棘轮传动等单向传动机构。

在一些实施例中，驱动件为驱动电机，驱动电机安装在安装件10上，驱动电机的输出轴上安装有凸轮，移动挡块22上安装有滑轮，凸轮的滚动面与滑轮的滚动面相互抵接，当驱动电机的输出轴转动时，凸轮转动驱动滑轮和移动挡块22于安装件10上滑动，使得移动挡块22远离固定挡块21开启止通口。

在一些实施例中，驱动机构40还包括复位件，复位件可以是但不限于磁铁、弹簧或弹片，复位件分别与安装件10和移动挡块22连接，以在驱动件放松移动挡块22时驱使移动挡块22复位以缩小止通口，如此设置使得驱动机构40对移动挡块22的驱动为非双向刚性驱动，只有在驱使移动挡块22远离固定挡块21使得止通口打开时采用驱动电机或气缸等刚性驱动方式；而在使得止通口关闭时，驱动移动挡块22复位的驱动力为由如弹簧和磁铁等复位件提供的被动驱动力，得以避免当止通口中存在异物或样品管200时，驱动电机或气缸等驱动件强制移动挡块22复位而导致样品管200损毁造成样品材料泄露，提高使用安全性。本实施例中，复位件为磁铁时，可以设置有第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁分别设置与安装件10和移动挡块22上，以提供磁性引力或斥力使移动挡块22复位。

请参照图2，在本发明的一些实施例中，所述安装件10包括安装板11和两导向凸起12，两所述导向凸起12设于所述安装板11的同一板面且间隔设置以围合形成所述输送通道13；其中一所述导向凸起12的朝向所述输送通道13的一侧表面凹设有滑动槽121，所述滑动槽121的延伸方向与输送方向呈夹角设置，所述移动挡块22可滑动地设于所述滑动槽121中，所述固定挡块21设于另一所述导向凸起12。

前述实施例的技术方案中，止挡机构20包括相对设置的固定挡块21和移动挡块22，移动挡块22可朝向或远离固定挡块21滑动以调整止通口的大小，适用于不同尺寸的样品管200，且得以在检测完成后直接使样品管200通过输送通道13进行装盒，以准备下一样品管200的检测。本实施例中，安装件10包括安装板11和两导向凸起12，两导向凸起12设于安装板11的同一板面且间隔设置以围合形成输送通道13；其中一导向凸起12的朝向输送通道13的一侧表面凹设有滑动槽121，滑动槽121的延伸方向与输送方向呈夹角设置，移动挡块22可滑动地设于滑动槽121中，固定挡块21设于另一导向凸起12；此时，滑动槽121得以对移动挡块22限位以限制其滑动方向，提高运行稳定性。

本申请还提出一种样品管装盒机器人，所述样品管装盒机器人包括前述任一实施例中所述的姿态识别机构100，姿态识别机构100的具体结构参照前述实施例，由于本申请提出的样品管装盒机器人应用了前述所有实施例地全部技术方案，因此至少具有前述技术方案带来的所有有益效果，在此不一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。