自动上样机械手及控制系统

技术领域

本发明涉及上样机械手技术领域，更具体地说，本发明涉及自动上样机械手及控制系统。

背景技术

现有的医疗活动中，检测和检查已经是医疗活动中不可缺少的一项活动，而检测患者身体的样本能够辅助医务工作人员了解患者的身体情况以及病情，从而方便医务工作人员对患者进行治疗，同时，由于检测的样本比较多，要求检测的速度也需要快，因此如何解决样本快速检测的问题是尤为重要的。

因此我们提出了自动上样机械手及控制系统来解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供自动上样机械手及控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：自动上样机械手，包括：移动组件和安装板，移动组件包括第一直线导轨、第二直线导轨和第三直线导轨；机械手，所述机械手包括第一电机、第二电机、电机架、旋转架、旋转轴、夹持壁和滑槽，所述夹持壁上安装有传感器；所述第二电机的驱动轴穿过电机架的侧壁并与旋转架相连接，所述旋转轴处于夹持壁和旋转架之间，且旋转轴分别与夹持壁和旋转架转动连接。

本发明在实际使用过程中，能够有效的提升检测效率，在样本检测过程中，自动上样机械手作为样本检测的自动化实现手段，可同时为3台样本检测仪器实现自动上样检测的动作，有效降低检测人员的重复性工作强度，提升样本检测的效率，从而满足了患者、医生和市场的需求，间接的提高了装置的实用性。

在一个优选地实施方式中，所述第一直线导轨安装于安装板上，所述第二直线导轨安装于第一直线导轨上的移动端上，所述第三直线导轨安装于第二直线导轨的移动端上；所述第一直线导轨、第二直线导轨和第三直线导轨能够使机械手具备前后、左右和上下三个方位的运动；所述第三直线导轨的移动端安装有用于安装机械手的固定件。

在一个优选地实施方式中，所述电机架通过连接轴与固定件上的第一电机相连接，且连接轴为U型，所述第二电机处于固定件和电机架之间，所述夹持壁的一端延伸至滑槽中并与之滑动连接，所述夹持壁和旋转架上均连接有转轴，且旋转轴的两端均连接有与转轴相匹配的套环。

在一个优选地实施方式中，所述夹持壁包括夹持直壁，所述夹持直壁的一端连接有夹持曲壁，所述夹持曲臂和夹持直壁一体成型；

所述夹持曲臂的夹持面上连接有两个相对称的硅胶垫，所述夹持曲臂的夹持面上连接有多个橡胶柱，多个所述橡胶柱的一端均连接有负压吸头，另外，负压吸头的端面边壁为曲面。

在一个优选地实施方式中，一项所述的自动上样机械手的控制系统，包括以下方面：

运动控制功能；

数据监控功能；

数据发送功能；

数据操作功能。

在一个优选地实施方式中，所述运动控制功能包括以下方面：

机械手运动控制：

X轴(左右)运动控制：控制机械手沿X轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

Y轴(前后)运动控制：控制机械手沿Y轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

Z轴(上下)运动控制：控制机械手沿Z轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

A轴(旋转)运动控制：控制机械手前端机械夹爪部位的旋转动作，使其按照设定的运动速度改变其运动姿态，其运动速度以及运动姿态一般为固定值，仅在运动编程模式下可调节；

夹爪运动控制：控制机械手前端机械夹爪部位的夹取和放下动作，使其按照设定的运动速度改变其运动姿态，其运动速度以及运动姿态一般为固定值，仅在运动编程模式下可调节；

传感器状态反馈信息：

运动轴限位状态：包含X、Y、Z轴的运动正限位和负限位状态反馈；

夹爪姿态状态：机械手前端夹爪姿态状态包含检测管夹取姿态、二维码扫描姿态、检测仪盖子开关姿态和样本混匀姿态；

夹爪持物状态：机械手前端夹爪的持物状态包含未夹取、正在持物、夹取时未夹取到物品和夹取中物品掉落几种状态；

检测管放入压力状态：机械手夹取检测管放入检测孔时，实时监控放入时的受到的反向压力值，用来判断检测管放入姿态是否正确；

检测管托盘状态：检测管托盘是否安装到位和是否正在连续进样的状态；

其他关键点状态：包含机械手在运动过程中需要特别注意的关键点，例如设备原点、检测仪和检测管托盘所在位置等。

在一个优选地实施方式中，所述数据监控功能包括以下方面：

检测仪器数据实时监控功能：

通讯状态：实时判断与检测仪器的通讯状态，出现连接断开时具备自动重连功能，长时间自动重新连接均失败的情况下，会提示操作者检测对应编号的检测仪器的通讯问题；

检测仪器状态：实时监控检测仪器的开关状态、故障信息，样本二维码信息：实时获取通过二维码扫描器得到的二维码信息并做对应的缓存处理；

检测仪孔位状态：实时获取检测仪孔位状态，若出现异常需要进行通知，且通过界面可手动设置检测仪孔位状态；

检测仪检测状态：获取检测仪的孔位是否正在进行检测，对正在检测的孔位获取检测剩余时间；

样本检测结果：实时获取样本检测结果，结果为阳性时，进行声光报警通知操作者，异常样本和无效样本进行界面通知并通知机械手取出放入对应位置；

医院lis系统按需接收功能：

操作者通过对总控系统界面的操作，在需要跟医院lis系统对接的时候，获取lis系统可接收数据的格式、类型和条目数等信息。

在一个优选地实施方式中，所述数据发送功能包括以下方面：

检测仪器控制指令发送功能：

检测仪开机功能：发送控制检测仪开机的指令，具备定时开机功能；

检测仪关机功能：发送控制检测仪关机的指令，具备定时关机功能；

检测仪定时开关机功能：默认情况下，检测仪开机23小时后，停机1小时；

检测仪开始检测功能：发送控制检测仪开始检测的指令；

医院lis系统传输数据功能：

根据获取到的医院lis系统可接收的数据的格式、类型和条目数整理相关数据，由操作者确定后发送到对接的医院lis系统中。

在一个优选地实施方式中，所述数据操作功能包括以下方面：

当前检测数据缓存功能：

缓存当前正在检测的样本信息，突发性断电等意外情况确保数据无丢失，操作者确定无误后可保存当前已检测数据信息，若在当天操作者未对检测数据进行手动保存则系统自动保存；

历史检测数据保存功能：保存历史检测信息，最长历史保存记录为3个月；

历史检测数据统计功能：对历史检测数据具备简单统计功能。

本发明的技术效果和优点：

本发明在实际使用过程中，能够有效的提升检测效率，在样本检测过程中，自动上样机械手作为样本检测的自动化实现手段，可同时为3台样本检测仪器实现自动上样检测的动作，有效降低检测人员的重复性工作强度，提升样本检测的效率，从而满足了患者、医生和市场的需求，间接的提高了装置的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视连接结构示意图；

图3为本发明中机械手的局部连接结构示意图；

图4为本发明中夹持壁的连接结构示意图。

附图标记为：1安装板、2第一直线导轨、3第二直线导轨、4第三直线导轨、5固定件、6电机架、7第二电机、8旋转架、9旋转轴、10夹持壁、101夹持直壁、102夹持曲臂、103硅胶垫、104橡胶柱、105负压吸头、11滑槽。

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，都属于本发明保护的范围。

参照图1-4，自动上样机械手及控制系统，

检测仪：共三台检测仪，单台长46cm、宽47cm、高39cm，每台设备上方留15cm用于进样，检测仪安装位置须固定且方便检修。

检测管托盘：采用抽拉式设计，装在检测管后推入设备，完全就位后有绿灯显示上样成功，列队等待检测，具备连续进样和加急样本检测功能。

连续进样功能：可在线连续添加样本，在添加样本时，机械臂自动归位，防止误碰。

加急样本检测功能：可指定加急样本托盘号，对加急样本进行优先检测，其他样本顺延。

设备整机：按照机械臂大小设计整台设备，设备底部有4个万向轮和固定装置，须配备3个散热风扇组件，设备整体为半封闭状态，避免灰尘进入。

检测管的抓取功能：机械手前端有两个半弧形夹爪，夹取检测管上部盖子处。

机械手位移功能：机械手具备上下、左右和前后三个方位的运动，可到达检测仪和检测管托盘上方的固定位置。

二维码扫描功能：机械手夹取检测管后，可到达进样扫描仪的位置进行二维码扫描，获取患者名字、检测条码和检测项目等信息。

检测仪盖子开合功能：机械手夹取检测管后，可打开检测仪孔位上方的盖子，检测仪上方的盖子为弹盖设计，按压即可开启。在盖子开合过程中应避免检测管和盖子接触。

检测管插入检测孔功能：检测管的插入具有方向性，须将检测管和检测孔的方2位对齐后才可插入。

检测管丢弃功能：在检测结束后，可完成取出对应检测管并丢入指定位置垃圾桶。

样本混匀功能：机械手夹取检测管后可实现左右摇晃，用以混匀检测管内部样本。

机械手持物检测功能：机械手前段夹爪具备持物检测功能，判断夹爪是否已抓取到检测管且可反馈检测管突发掉落状况。

自动上样机械手，包括：

移动组件和安装板1，移动组件包括第一直线导轨2、第二直线导轨3和第三直线导轨4；第一直线导轨2安装于安装板1上，第二直线导轨3安装于第一直线导轨2上的移动端上，第三直线导轨4安装于第二直线导轨3的移动端上；第一直线导轨2、第二直线导轨3和第三直线导轨4能够使机械手具备前后、左右和上下三个方位的运动；第三直线导轨4的移动端安装有用于安装机械手的固定件5。

实际操作中，当第一直线导轨2、第二直线导轨3和第三直线导轨4工作的时候，能够使机械手前后、左右和上下移动，从而使机械手移动到检测仪和检测管托盘上方的固定位置，进一步方便机械手进行下一步操作。

机械手，机械手包括第一电机、第二电机7、电机架6、旋转架8、旋转轴9、夹持壁10和滑槽11，夹持壁10上安装有传感器，电机架6通过连接轴与固定件5上的第一电机相连接，且连接轴为U型，第二电机7处于固定件5和电机架6之间，夹持壁10的一端延伸至滑槽11中并与之滑动连接，夹持壁10和旋转架8上均连接有转轴，且旋转轴9的两端均连接有与转轴相匹配的套环。

实际操作中，当第一电机工作的时候，就可以使夹持壁10的角度发生改变，从而方便了装置的工作，然后当第二电机7工作的时候，就可以使旋转架8随之转动，在转轴和套环的辅助下，就可以使旋转轴9的一端随之向下移动，同时夹持壁10在滑槽11的辅助下，夹持壁10随之向一侧移动，这样就可以使试管随之被夹持住，这样能够使装置继续完成后续动作。

第二电机7的驱动轴穿过电机架6的侧壁并与旋转架8相连接，旋转轴9处于夹持壁10和旋转架8之间，且旋转轴9分别与夹持壁和旋转架8转动连接，夹持壁10包括夹持直壁101，夹持直壁101的一端连接有夹持曲壁102，夹持曲臂102和夹持直壁101一体成型；

夹持曲臂102的夹持面上连接有两个相对称的硅胶垫103，夹持曲臂102的夹持面上连接有多个橡胶柱104，多个橡胶柱104的一端均连接有负压吸头105，另外，负压吸头105的端面边壁为曲面，其中尤为注意的是，负压吸头105的端面变壁为曲面能够更好的贴合在试管上，从而保证了试管的稳定性。

实际操作中，橡胶柱104和负压吸头105的配合，能够使负压吸头105贴合在试管上，从而保证了试管的稳定性，并且硅胶垫103也能够增加试管的稳定性，保证了试管在晃动或者移动时保持一定的稳定性，从而提高了装置的实用性。

自动上样机械手的控制系统，包括以下方面：

运动控制功能；机械手运动控制：

X轴(左右)运动控制：控制机械手沿X轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

Y轴(前后)运动控制：控制机械手沿Y轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

Z轴(上下)运动控制：控制机械手沿Z轴方向的运动，使其可以按照设定的运动速度到达预期的目标位置，其运动速度和目标位置均可依照需求调整；

A轴(旋转)运动控制：控制机械手前端机械夹爪部位的旋转动作，使其按照设定的运动速度改变其运动姿态，其运动速度以及运动姿态一般为固定值，仅在运动编程模式下可调节；

夹爪运动控制：控制机械手前端机械夹爪部位的夹取和放下动作，使其按照设定的运动速度改变其运动姿态，其运动速度以及运动姿态一般为固定值，仅在运动编程模式下可调节；

传感器状态反馈信息：

运动轴限位状态：包含X、Y、Z轴的运动正限位和负限位状态反馈；

夹爪姿态状态：机械手前端夹爪姿态状态包含检测管夹取姿态、二维码扫描姿态、检测仪盖子开关姿态和样本混匀姿态；

夹爪持物状态：机械手前端夹爪的持物状态包含未夹取、正在持物、夹取时未夹取到物品和夹取中物品掉落几种状态；

检测管放入压力状态：机械手夹取检测管放入检测孔时，实时监控放入时的受到的反向压力值，用来判断检测管放入姿态是否正确；

检测管托盘状态：检测管托盘是否安装到位和是否正在连续进样的状态；

其他关键点状态：包含机械手在运动过程中需要特别注意的关键点，例如设备原点、检测仪和检测管托盘所在位置等。

数据监控功能；检测仪器数据实时监控功能：

通讯状态：实时判断与检测仪器的通讯状态，出现连接断开时具备自动

重连功能，长时间自动重新连接均失败的情况下，会提示操作者检测对应编号的检测仪器的通讯问题；

检测仪器状态：实时监控检测仪器的开关状态、故障信息，样本二维码信息：实时获取通过二维码扫描器得到的二维码信息并做对应的缓存处理；

检测仪孔位状态：实时获取检测仪孔位状态，若出现异常需要进行通知，且通过界面可手动设置检测仪孔位状态；

检测仪检测状态：获取检测仪的孔位是否正在进行检测，对正在检测的孔位获取检测剩余时间；

样本检测结果：实时获取样本检测结果，结果为阳性时，进行声光报警通知操作者。异常样本和无效样本进行界面通知并通知机械手取出放入对应位置；

医院lis系统按需接收功能：

操作者通过对总控系统界面的操作，在需要跟医院lis系统对接的时候，获取lis系统可接收数据的格式、类型和条目数等信息。

数据发送功能；检测仪器控制指令发送功能：

检测仪开机功能：发送控制检测仪开机的指令，具备定时开机功能；

检测仪关机功能：发送控制检测仪关机的指令，具备定时关机功能；

检测仪定时开关机功能：默认情况下，检测仪开机23小时后，停机(关机)1小时；

检测仪开始检测功能：发送控制检测仪开始检测的指令；

医院lis系统传输数据功能：

根据获取到的医院lis系统可接收的数据的格式、类型和条目数整理相关数据，由操作者确定后发送到对接的医院lis系统中。

数据操作功能：当前检测数据缓存功能：

缓存当前正在检测的样本信息，突发性断电等意外情况确保数据无丢失，操作者确定无误后可保存当前已检测数据信息，若在当天操作者未对检测数据进行手动保存则系统自动保存；

历史检测数据保存功能：保存历史检测信息，最长历史保存记录为3个月；

历史检测数据统计功能：对历史检测数据具备简单统计功能。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。