CN107379011A - 机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手，包括手臂部及抓取部，手臂部被构造成移动抓取部，在手臂部末端设置转台，抓取部包括转动架及抓取元件，转动架可转动地设置在转台上，抓取元件设置在转动架上，抓取元件包括吸盘架及间隔设置在吸盘架上的第一吸盘及第二吸盘，根据本发明，通过手臂部移动抓取部，通过抓取部上的第一吸盘抓取载玻片，同时由于抓取部上设置了第二吸盘，还能够利用第二吸盘来抓取标签，从而实现既可以灵活抓取和移动载玻片，又可以抓取和移动标签。

Description

机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别涉及一种抓取载玻片或者标签的机械手。

背景技术

基因芯片(又称DNA芯片、生物芯片)技术指将大量(通常每平方厘米点阵密度高于400)探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。通俗地说，就是通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段(基因探针)，有规律地排列固定于薄膜、玻片等支持物上。目前探针点样技术一般通过生物芯片点样仪来实现，而点样过程需要在点样台上放置载玻片以及将点样台上的载玻片取下并放置到预定的位置，因此需要在预定的区域之间转移载玻片，此外，还需要将用于显示信息的标签贴附于载玻片上，目前通常使用人工方式转移载玻片，不仅点样速度慢、效率低，无法满足工业化基因芯片生产需求，而且容易造成载玻片破损，另外在点样完成之后需要对载玻片贴附标签，同样需要使用人工方式，也面临上述问题。

发明内容

因此，本发明鉴于上述技术问题而提出，目的在于提供一种机械手，能够稳定且牢固地转移载玻片或者贴附标签，提高作业效率且不会造成载玻片的破损。

本发明的机械手，包括手臂部以及与所述手臂部连接的抓取部，在所述手臂部的末端设置有转台，所述抓取部包括相对于所述转台可转动地连接的转动架以及抓取元件，所述抓取元件包括吸盘架、第一吸盘以及第二吸盘，所述第一吸盘与所述第二吸盘隔开地设置在所述吸盘架上。

进一步地，所述支座的一端连接在所述连接台上，另一端向远离所述连接台的方向延伸。

进一步地，所述转动架包括连接台及设置在所述连接台上的支座，所述连接台相对于所述转台可转动地设置。

进一步地，所述支座设置有多个且绕所述连接台等间隔地配置，所述抓取元件设置为与所述支座数量相同且分别固定于所述支座。

进一步地，所述手臂部包括至少三个活动臂，在每个所述活动臂上设置有活动关节，从而提供至少三个自由度。

进一步地，在所述连接台与所述支座之间设置有连接架，所述连接架的外径大于所述连接台的外径，所述支座设置在所述连接架上，所述连接架固定或者可拆卸地设置在连接台上。

进一步地，所述支座设置为能够相对于所述连接架调节位置。

进一步地，在所述第一吸盘与所述吸盘架之间设置有第一吸盘支架，所述第一吸盘设置在所述第一吸盘支架上，在所述第二吸盘与吸盘架之间还设置有第二吸盘支架，所述第二吸盘设置在所述第二吸盘支架上。

进一步地，在所述第二吸盘支架与所述吸盘架之间设置有伸缩装置。

进一步地，设置有配气阀，所述第一吸盘以及所述第二吸盘都与所述配气阀管路连接。

发明效果

本发明实施例提供一种机械手，包括手臂部及抓取部，手臂部被构造成移动抓取部，在手臂部末端设置转台，抓取部包括转动架及抓取元件，转动架可转动地设置在转台上，抓取元件设置在转动架上，抓取元件包括吸盘架及间隔设置在吸盘架上的第一吸盘及第二吸盘，第二吸盘为微孔吸盘，通过手臂部移动抓取部，通过抓取部上的第一吸盘抓取载玻片，同时由于抓取部上设置了微孔吸盘的第二吸盘，可以用第二吸盘来抓取标签，从而实现既可以灵活抓取和移动载玻片，又可以抓取和移动标签。

附图说明

图1是本发明实施方式的机械手的结构示意图。

图2为图1中的A部分的放大示意图。

图3为图2中的B部分的左视图。

具体实施方式

以下，将结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

请参考图1-图3，本发明提供一种机械手，能够用于抓取物品，在本实施方式中用于抓取载玻片或抓取标签或同时抓取载玻片及标签，还能够转移载玻片或标签或为载玻片贴附标签，所述载玻片指通常使用的 10cm*3cm的玻璃片，当然也可以是其他合适规格的薄片，如玻璃片、石英片、塑料片、铝片，所述标签为纸质或塑料材质的标识片，当然也可以是其他合适的片材，所述机械手包括手臂部及抓取部。

所述手臂部设置在机架10上，被构造成为所述抓取部提供支撑并带动所述抓取部移动，使得所述抓取部能到达预定的区域，抓取载玻片或标签。所述手臂部包括多个活动臂，所述活动臂上设置有活动关节，用于使活动臂运动，如在本实施例中，从所述机架10起依次设置有第一活动臂11(转座)、第二活动臂12、第三活动臂13、第四活动臂14、第五活动臂15及第六活动臂16，其中第一活动臂11水平转动地设置在机架 10上，所述第一活动臂11与机架10之间设置有第一活动关节111，使得第一活动臂11形成水平转动的自由度。可以理解的，第一活动臂11 与第二活动臂12之间设置有第二活动关节，第二活动臂12与第三活动臂13之间设置有第三活动关节，即相邻的活动臂之间设置有活动关节，在此不再赘述。

可以理解的，为了使设置在手臂部末端的抓取部在三维空间内灵活地移动到预定区域，所述手臂部包括至少三个活动臂及三个活动关节，使得所述手臂部形成至少三个自由度。优选地，所述三个活动关节包括一个水平转动关节、一个上下转动关节及一个竖直转动关节，所述水平转动关节使得与水平转动关节连接的活动臂形成一个水平转动自由度、所述上下转动关节使得与上下转动关节连接的活动臂形成一个上下转动自由度，竖直转动关节使得与竖直转动关节连接的活动臂形成一个竖直转动自由度。更优选地，所述手臂部包括至少五个活动臂及五个活动关节，并形成至少五个自由度，在本实施例中，所述手臂部包括六个活动臂及六个活动关节，形成六个自由度，其中所述第一活动臂11与机架10之间包括水平活动关节，所述第一活动臂11与第二活动臂12之间、所述第二活动臂12与第三活动臂13之间、第三活动臂13与第四活动臂 14之间、第五活动臂15与第六活动臂16之间包括上下活动关节，第四活动臂14与第五活动臂15之间包括竖直转动活动关节。

进一步地，所述活动关节还包括动力装置及传动装置，用以驱动所述活动关节运动，并带动与活动关节连接的活动臂运动，所述动力装置通常为电机、气动马达、液压马达等，所述传动装置为减速器。可以理解的，所述电机可以为现有技术中的各种电机，如直流电机、同步电机、异步电机，所述减速器为齿轮减速机、行星齿轮减速机、蜗杆减速机或谐波减速器，在本实施例中所述各活动关节传动装置均为谐波减速器。可以理解的，所述动力装置也可以为气缸、液压缸、丝杠螺母、直线电机、电磁铁等伸缩结构的装置。

所述抓取部可转动地设置在手臂部的末端，在所述手臂部的末端设置有转台161，如在本实施例中，所述转台161设置在第六活动臂16的末端。所述抓取部包括转动架20及抓取元件30，所述转动架20可转动地设置在转台161上，所述转动架20包括连接台201及支座202，所述连接台201可转动地设置在转台161上，所述连接台201呈带端面的圆柱状，所述支座202呈悬臂状，一端直接连接在所述连接台201的端面或者经由下面描述的连接架203连接在所述连接台201的端面，另一端沿其长度方向向远离连接台201的端面的方向延伸，所述支座202的长度方向平行于所述连接台201的转动轴线。优选地，所述支座202围绕连接台201设置在连接台201的边缘部，所述抓取元件30设置在所述支座202上。

可以理解的，所述转台161或连接台201上还设置有动力装置用以驱动连接台201在转台161上转动，从而带动所述转动架20在转台161 上转动，所述动力装置可以为电机、气动马达、液压马达中的一种。当然在转台161与连接台201之间还可以采取通过设置轴承等来减少阻力的措施，在此不再赘述。

为了使抓取部能同时抓取多个载玻片，所述转动架20上设置有多个抓取元件30。可以理解的，当转动架20上设置有多个抓取元件30时，在所述连接台201上与多个抓取元件30对应地设置有多个支座202。优选地，所述支座202沿连接台201周边均匀布置，如在本实施例中所述转动架20上设置有四个抓取元件30，所述转动架20的连接台201周边均匀布置有四个支座202，所述四个抓取元件30对应地设置在四个支座 202上。

进一步地，所述连接台201与支座202之间还设置有连接架203，所述连接架203的外径大于所述连接台201的外径，所述支座202设置在所述连接架203上，从而扩大支座202与连接台201转动轴线之间的距离，提高操作的便利性。所述连接架203固定连接或可拆卸地设置在连接台201上，当连接架203可拆卸地设置在连接台201上时，可以方便地从整体上更换抓取元件30，可以使用现有技术的螺纹连接、卡扣连接等连接方式来实现所述可拆卸的设置。

进一步地，所述支座202的位置设置为能够相对于连接架203调节，从而调节抓取元件30与连接台201的转动轴线之间的距离，或调节相邻抓取元件30之间的距离，从而适应不同的抓取需要，更优选地，所述支座202能够被调节为沿着连接台201的径向运动。

进一步地，所述连接架203上设置有支座调节装置204用以调节支座202在连接架203上(相对于连接架203)的位置，所述支座调节装置204包括支座调节驱动装置204a及支座导向装置204b，所述支座调节驱动装置204a用于驱动所述支座202在连接架203上运动，从而调节支座202在连接架203上的位置，所述支座导向装置204b用以使所述支座202沿支座导向装置204b所限定的方向运动。可以理解的，所述限定的方向为连接台201的径向。所述支座调节驱动装置204a在本实施例中为一个气缸，所述气缸包括缸套及活塞，所述气缸缸套固定在连接架203 上，所述气缸活塞一端与支座202连接，当所述气缸活塞伸出或收缩时，带动所述支座202沿气缸轴线方向向远离连接台201的转动轴线的方向或靠近连接台201的转动轴线的方向运动，所述支座导向装置204b包括设置在连接架203上的导槽及设置在支座202上的导柱，所述导柱容置在所述导槽内，所述导柱与所述导槽相匹配。可以理解的，所述导槽的长度方向平行于所述气缸的轴线，且所述导槽的长度方向为连接台201 的径向，使得支座202能够稳定地沿连接台201的径向运动。可以理解的，所述支座调节驱动装置204a也可以为丝杠螺母、直线电机、液压缸、电磁铁等装置，所述支座导向装置204b也可以为导槽导轮、导孔导柱等结构。

支座202的位置调节方式不限于气缸驱动的方式，也可以在连接架 203端面均匀设置多个螺孔，所述支座202以螺纹连接的方式固定在螺孔内，通过将所述支座202固定在不同位置的螺孔，同样可以调节支座 202在连接架203上的位置。

所述抓取元件30设置在所述支座202上，所述抓取元件30包括吸盘架23、第一吸盘21及第二吸盘22，所述第一吸盘21与第二吸盘22 间隔设置在吸盘架23上，所述吸盘架23设置在所述支座202上，在本实施例中，所述吸盘架23呈板状，所述吸盘架23设置在支座202中的远离连接架203的一端，且所述吸盘架23垂直于所述支座202的长度方向，使得所述吸盘架23平行于所述连接架203，所述第一吸盘21及第二吸盘22分别设置在吸盘架23的两端，且所述第一吸盘21与第二吸盘 22的开口方向相同，均平行于连接台201的转动轴线，且朝向远离连接台201端面的方向，所述第一吸盘21与第二吸盘22均为真空吸盘，且所述第二吸盘22为微孔吸盘，当第一吸盘21靠近载玻片时，所述第一吸盘21吸附载玻片，当所述第二吸盘22靠近标签时，吸附标签。可以理解的，所述第二吸盘22表面设置有若干微孔，用于在吸附标签时，防止标签被卷入到吸盘内且能够均匀地提供吸附力，所述若干微孔在第二吸盘22表面阵列排布，且所述微孔孔径小于等于2mm，更优选地，所述微孔孔径小于等于1mm。

进一步地，所述第一吸盘21与吸盘架23之间还设置有第一吸盘支架211，所述第一吸盘21设置在所述第一吸盘支架211上，为了防止第一吸盘21在吸附载玻片时，导致载玻片损伤，所述第一吸盘支架211可以设置为弹性体，采用弹性材料制作，以减少对载玻片的冲击。可以理解的，所述弹性材料可以为塑料、橡胶、泡沫等。另外，在所述第二吸盘22与吸盘架23之间还设置有第二吸盘支架221，所述第二吸盘22设置在所述第二吸盘支架221上，同样的，所述第二吸盘支架221也可以为弹性体，采用弹性材料制作，所述弹性材料可以为塑料、橡胶、泡沫等。

为了更方便地使第一吸盘21及第二吸盘22靠近载玻片或标签，从而使得第一吸盘21或第二吸盘22吸附载玻片或标签，所述吸盘架23活动地设置在支座202上，所述吸盘架23与支座202之间设置有驱动装置 24，用以驱动所述抓取元件30向靠近载玻片或标签方向运动，从而方便第一吸盘21及第二吸盘22吸附载玻片或标签，在本实施例中，所述驱动装置24为一个气缸，所述气缸包括缸套及活塞，所述缸套固定在支座 202上，所述活塞一端与吸盘架23连接，当活塞伸出时，所述吸盘架23 向远离支座202方向运动，从而带动第一吸盘21及第二吸盘22向远离支座202方向运动，从而方便第一吸盘21及第二吸盘22吸附载玻片或标签，所述驱动装置24也可以为液压缸、直线电机、丝杠螺母、电磁铁等装置。

可以理解的，所述第一吸盘21的吸盘口与第二吸盘22的吸盘口之间设置为存在高度差，以防止第一吸盘21在吸附载玻片时，第二吸盘 22碰到载玻片，更优选地，所述第二吸盘22与吸盘架23之间还设置有伸缩装置222，当第一吸盘21吸附载玻片时，所述伸缩装置222带动第二吸盘22向靠近吸盘架23方向运动，使得第二吸盘22的吸盘口与吸盘架23之间的距离小于第一吸盘21吸盘口与吸盘架23之间的距离，从而防止第一吸盘21在靠近载玻片时，第二吸盘22碰到载玻片，而当需要第二吸盘22吸附标签时，所述伸缩装置222带动所述第二吸盘22向远离吸盘架23的方向运动，以使得第二吸盘22在吸附标签时，使得第二吸盘22的吸盘口与吸盘架23之间的距离大于第一吸盘21的吸盘口与吸盘架23之间的距离，从而防止第二吸盘22在靠近标签时，第一吸盘21 碰到其他标签。优选地，所述伸缩装置222可以为一个气缸，所述气缸包括缸套及活塞，所述缸套固定在吸盘架23上，所述活塞的一端与第二吸盘支架221连接，所述第二吸盘22设置在第二吸盘支架221上，当活塞伸出时，所述第二吸盘22向远离吸盘架23方向运动，当活塞收缩时，所述第二吸盘22向靠近吸盘架23方向运动。可以理解的，所述伸缩装置222也可以为液压缸、直线电机、丝杠螺母、电磁铁等装置。

可以理解的，所述第一吸盘21及第二吸盘22还通过气管25连接有真空泵，用以为第一吸盘21及第二吸盘22提供真空。可以理解的，由于抓取元件30设置在转动架20上，转动架20可转动地连接在转台161 上，为了防止转动架20转动过程中与第一吸盘21及第二吸盘22连接的气管25纠缠在一起，在所述转台161的转动轴线上设置有配气阀26，所述第一吸盘21与第二吸盘22与所述配气阀26管路连接，所述中央配气阀26为位于转台161中央的旋转配气阀。当然，只要气管25不产生缠绕问题也可以在根据需要在其他位置设置配气阀。

进一步地，当所述驱动装置24为气缸，所述伸缩装置222为气缸时，所述驱动装置24通过气管25连接在中央气阀上，所述伸缩装置222与管路连接在配气阀26上。

进一步地，所述机械手还包括控制单元，所述控制单元与所述手臂部及抓取部电连接或气连接，用于控制手臂部及抓取部的运动，所述控制单元包括控制器，当所述控制单元与所述转运单元电连接时，所述控制器可以为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)， FPGA(Field Programmable Gate Array，元件可编程逻辑闸阵列)，CPU(Central Processing Unit，中央处理器)中的一种。

进一步地，所述机械手还包括传感器单元，用于监测手臂部、抓取部的位置等信息，所述传感器单元可以为现有技术的各种传感器，如光电传感器、超声波传感器、雷达、电磁传感器、霍尔传感器、陀螺仪、加速度计等。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

附图标记说明

10 机架

11 第一活动臂

12 第二活动臂

13 第三活动臂

14 第四活动臂

15 第五活动臂

16 第六活动臂

111 第一活动关节

161 转台

20 转动架

201 连接台

202 支座

203 连接架

204 支座调节装置

204a 支座调节驱动装置

204b 支座导向装置

30 抓取元件

21 第一吸盘

211 第一吸盘支架

22 第二吸盘

221 第二吸盘支架

222 伸缩装置

23 吸盘架

24 驱动装置

25 气管

26 中央配气阀。

Claims (10)

1.一种机械手，包括手臂部以及与所述手臂部连接的抓取部，在所述手臂部的末端设置有转台，所述抓取部包括相对于所述转台可转动地连接的转动架以及抓取元件，所述抓取元件包括吸盘架、第一吸盘以及第二吸盘，所述第一吸盘与所述第二吸盘隔开地设置在所述吸盘架上。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述转动架包括连接台及设置在所述连接台上的支座，所述连接台相对于所述转台可转动地设置。

3.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述支座的一端连接在所述连接台上，另一端向远离所述连接台的方向延伸。

4.如权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述支座设置有多个且绕所述连接台等间隔地配置，所述抓取元件设置为与所述支座数量相同且分别固定于所述支座。

5.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述手臂部包括至少三个活动臂，在每个所述活动臂上设置有活动关节，从而提供至少三个自由度。

6.如权利要求2-4的任一项所述的机械手，其特征在于，在所述连接台与所述支座之间设置有连接架，所述连接架的外径大于所述连接台的外径，所述支座设置在所述连接架上，所述连接架固定或者可拆卸地设置在连接台上。

7.如权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述支座的位置设置为能够相对于所述连接架进行调节。

8.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，在所述第一吸盘与所述吸盘架之间设置有第一吸盘支架，所述第一吸盘设置在所述第一吸盘支架上，在所述第二吸盘与吸盘架之间还设置有第二吸盘支架，所述第二吸盘设置在所述第二吸盘支架上。

9.如权利要求8所述的机械手，其特征在于，在所述第二吸盘支架与所述吸盘架之间设置有伸缩装置。

10.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，设置有配气阀，所述第一吸盘以及所述第二吸盘都与所述配气阀管路连接。