CN113443418A - 一种样品递送托盘及样品递送*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种样品递送托盘及样品递送***，该样品递送托盘包括压力传感器、托盘体、底盖、抓柄、位置定位码、身份识别码、倾斜面、振动电机、充电电池和电控组件；压力传感器连接在托盘体正面上，底盖连接在托盘体反面上，抓柄连接在托盘体侧面上，位置定位码粘贴在托盘体侧面上，身份识别码粘贴在托盘体侧面上；倾斜面连接在托盘体正面上，振动电机连接在底盖上，充电电池连接在底盖上，电控组件连接在底盖上；充电电池与振动电机电连接，充电电池与电控组件电连接，电控组件与压力传感器电连接，电控组件与振动电机电连接。本发明将实验人员从单调的样品运送中解放出来，降低人员成本，提高输送效率；可广泛用于生物、化学等自动化实验室。

Description

一种样品递送托盘及样品递送***

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，具体涉及一种样品递送托盘及样品递送***。

背景技术

目前，机器人(关节型机械臂)对目标物体进行抓取多采用视觉或其他传感器进行辅助定位。然而，如果待抓取的物品能够精准定位在某固定位置时，那么抓取任务可以大大简化，甚至可以不用视觉就可以实现准确抓取。机器人只要每次到达放置物品的固定位置进行抓取即可。

在合成生物自动化实验室中，盛装实验样品的多孔板需要在各个功能岛之间频繁流转，目前主要是人工来进行相关的流转工作。但是，实验样品在不同工位流转的过程中，很难保证每次都吧样品精确的放在其预定的位置。这样机器人过来抓取样品时，会导致存在夹取误差，甚至抓取失败。通常解决此问题常用的方法是给机器人加入视觉等辅助定位传感器，对待抓取样品进行定位判断，然后再进行抓取(一种基于激光视觉引导的机器人定位抓取方法及***201711268496.0；基于视觉识别的二维码定位抓取机器人***算法

201910011866.5，工业机器人视觉识别定位抓取方法、计算机装置以及计算机可读存储介质201910931881.1，一种基于视觉引导的工业机器人工件定位抓取方法及***201410073766.2，一种基于视觉引导的机器人工件抓取方法201810268654.0)。但这种方法一方面成本较高，另一方面抓取的效率大大降低，影响自动化实验室的整体效率。

虽然多孔板有各种各样的型号，但其底部的外形长宽尺寸是一致的，故可采用统一的托盘实现实现对多孔板的装载与运输。为实现托盘流转的自动化，该托盘需要具备能被移动机器人识别、定位、抓取及对托盘位置微调的功能。

在多孔板及其递送方面的，相关的专利有：一种用于细胞培养的多孔板夹取机构和测试方法(CN110498227A)，细胞培养的孔板(CN207987244U)，一种细胞培养用配液用托盘(CN 209383812U)，一种物流机器人视觉引导装置(CN208814073U)，用于试剂递送的方法、***和固体组合物(CN 110073222A)等。

不难发现，在以上及所知范围内的专利布局，主要集中在多孔板的设计、物流机器人的视觉引导等，而如何设计一款适用于机器人抓取的多孔板托盘，则极少有相关案例。

目前采用移动机器人进行多孔板递送的最大问题是：第一，多孔板是透明的，无法被机器人精确定位、与识别；第二，标准的多孔板是为人类抓取而设计，不适应机器手抓的自动化抓取；第三，多孔板作为标准件，不能对其结构本身进行修改，故应设计相关的治具以满足相关要求。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明以生物实验用多孔板作为被抓取物体，主要提出一种调整多孔板位置使其放置平整到位感知的样品递送托盘及样品递送***，该发明可以广泛应用于智能化无人实验室，甚至可以推广到无人智慧工厂中。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一方面，本发明提供一种样品递送托盘，包括压力传感器、托盘体、底盖、抓柄、位置定位码、身份识别码、倾斜面、振动电机、充电电池以及电控组件；

压力传感器连接在托盘体正面上，底盖连接在托盘体反面上，抓柄连接在托盘体侧面上，位置定位码粘贴在托盘体侧面上，身份识别码粘贴在托盘体侧面上；

倾斜面连接在托盘体正面上，振动电机连接在底盖上，充电电池连接在底盖上，电控组件连接在底盖上；

充电电池与振动电机电连接，充电电池与电控组件电连接，电控组件与压力传感器电连接，电控组件与振动电机电连接。

进一步地，所述位置定位码为棋盘格。

进一步地，所述身份识别码为二维码、条形码、具体数字或符号。

进一步地，所述压力传感器为4个。

另一方面，本发明还提供一种样品递送***，包括所述样品递送托盘，还包括控制主机、移动机器人、夹持手抓以及相机；

样品放置在样品递送托盘上，相机连接在移动机器人上，夹持手抓连接在移动机器人上，移动机器人与夹持手抓之间电连接，移动机器人与相机之间电连接，控制主机分别与样品递送托盘、移动机器人、夹持手抓、相机通过无线信号连接。

进一步地，所述相机固定在移动机器人的机械手末端，或固定在移动机器人的移动平台上。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

(1)可适用于机器人自动化抓取；

(2)机器人可与样品递送托盘通信，以确保机器人抓取时，多孔板是平整的放置在样品递送托盘中的；

(3)控制主机可与样品递送托盘通信，以获知样品递送托盘通信的电量情况，当电量不足时可以发出报警信号；

(4)电控模块可判断多孔板是否放置平整，可检测剩余电量；

(5)多孔板未平整放置在托盘中时，采用振动器振动的方式，将未平整放置的多孔板调整至平整放置的状态；

(6)将实验人员从单调的样品运送中解放出来，降低了人员成本，提高了输送效率；

(7)可广泛用于生物、化学等自动化实验室。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明样品递送托盘的整体外观图；

图2是本发明样品递送托盘的内部结构图；

图3是本发明样品递送***的结构示意图；

图4是本发明样品递送***的控制流程图；

附图标记说明：

1、压力传感器；2、托盘体；3、底盖；4、抓柄；5、棋盘格；6、二维码；7、倾斜面；8、振动电机；9、充电电池；10、电控组件；11、多孔板；12、样品递送托盘；13、控制主机；14、移动机器人；15、夹持手抓；16、相机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，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。

实施例1

如图1、2所示，本发明提供一种样品递送托盘，应用于生物自动化实验室，包括压力传感器1、托盘体2、底盖3、抓柄4、棋盘格2、二维码6、倾斜面7、振动电机8、充电电池9以及电控组件10；

压力传感器1连接在托盘体2正面上，底盖3连接在托盘体2反面上，抓柄4连接在托盘体2侧面上，棋盘格5粘贴在托盘体2侧面上，二维码6粘贴在托盘体2侧面上；

倾斜面7位于托盘体2正面上，振动电机8连接在底盖3上，充电电池9连接在底盖3上，电控组件10连接在底盖3上，充电电池9与振动电机8电连接，充电电池9与电控组件10之间电连接，电控组件10与压力传感器1电连接，电控组件10与振动电机8电连接。

本实施例中，所述压力传感器为4个。对样品递送托盘的身份识别，本发明实施例中采用的是二维码，也可采用条形码或具体数字、符号等实现。

本发明为通过调整样品位置使其放置平整到位感知的样品递送托盘。样品递送托盘精确固定在某一位置，待抓取的样品放于该托盘之上。通过设计托盘内部的感知器和执行器，可以将样品微调到精确且一致的待抓取位置。然后机器人每次来此待抓取位置抓取物品即可。

实施例2

如图3、4所示，本发明还提供一种样品递送***，包括所述样品递送托盘12，还包括控制主机13、移动机器人14、夹持手抓15以及相机16；

本实施例中，样品为多孔板11；

多孔板11放置在样品递送托盘12上，相机16连接在移动机器人14上，夹持手抓15连接在移动机器人14上，移动机器人14与夹持手抓15之间电连接，移动机器人14与相机16之间电连接，控制主机13分别与样品递送托盘12、移动机器人14、夹持手抓15、相机16通过无线信号连接。

相机16可固定在移动机器人14的机械手末端，也可固定在移动机器人14的移动平台上。

本发明样品递送***工作原理如下：

本发明的样品递送***，应用于生物自动化实验室，移动机器人14通过相机16对样品递送托盘12进行身份识别和定位，其中托盘上的二维码2用于对托盘身份的识别，棋盘格5用于对托盘的空间位置定位。

棋盘格5和抓柄4之间的相对位置关系是确定并已知的，移动机器人14通过棋盘格5确定托盘位置以后，夹持手爪15可精确抓握样品递送托盘12上的抓柄4，实现对整个托盘的抓取。

托盘体2顶面安装有4个压力传感器1。电控组件10可根据4个压力传感器1得知是否有多孔板11放置在了托盘体2上。

电控组件10可根据4个压力传感器1的压力数值来判断多孔板11是否放置平整。当4个压力传感器1压力数值的相差值在阈值范围内，则判断多孔板11平整的放置在了托盘体2上；若当4个压力传感器1压力数值的相差值在超过了阈值范围，则判断多孔板11未平整的放置在托盘体2上。

电控组件10是通过控制振动电机8的振动实现将未平整放置的多孔板11调整至平整放置状态的，当多孔板11放置不平整时，振动电机8振动以调整多孔板11位置，当调整多孔板11至平整状态时，振动电机8停止振动。

当多孔板11在托盘体2中放置不平整时，电控组件10发出信号，拒绝移动机器人14对递送托盘的抓取；当多孔板11被调整至平整状态以后，电控组件10发出信号，允许移动机器人14对递送托盘的抓取。

电控组件10可检测可充电电池9的电量，当可充电电池9的电量不足时，电控组件10向实验室控制主机13发出信号，控制主机13发出电量不足报警信号，并显示电量不足的托盘的身份。

托盘体2盛放多孔板11的位置具有4面倾斜面7，以便于多孔板11放置平整；同时也便于振动电机8在振动时，多孔板11可从不平整状态顺利调整为平整状态。

本发明提供了一种可被移动机器人识别、定位、夹取的样品递送托盘。各功能岛将多孔板放置在样品递送托盘上，通过移动机器人对样品递送托盘的运输，实现对多孔板的自动化流转递送。当多孔板在样品递送托盘上放置不平整时，样品递送托盘通过振动将其调整至平整状态。当多孔板在样品递送托盘上放置不平整时，移动机器人不抓取样品递送托盘；当多孔板在样品递送托盘上放置平整时，移动机器人才会抓取样品递送托盘。当样品递送托盘电量不足时，可发送信号到控制主机。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

(1)可适用于机器人自动化抓取；

(2)机器人可与样品递送托盘通信，以确保机器人抓取时，多孔板是平整的放置在样品递送托盘中的；

(3)控制主机可与样品递送托盘通信，以获知样品递送托盘通信的电量情况，当电量不足时可以发出报警信号；

(4)电控模块可判断多孔板是否放置平整，可检测剩余电量；

(5)多孔板未平整放置在托盘中时，采用振动器振动的方式，将未平整放置的多孔板调整至平整放置的状态；

(6)将实验人员从单调的样品运送中解放出来，降低了人员成本，提高了输送效率；

(7)可广泛用于生物、化学等自动化实验室。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种样品递送托盘，其特征在于，包括压力传感器、托盘体、底盖、抓柄、位置定位码、身份识别码、倾斜面、振动电机、充电电池以及电控组件；

压力传感器连接在托盘体正面上，底盖连接在托盘体反面上，抓柄连接在托盘体侧面上，位置定位码粘贴在托盘体侧面上，身份识别码粘贴在托盘体侧面上；

倾斜面连接在托盘体正面上，振动电机连接在底盖上，充电电池连接在底盖上，电控组件连接在底盖上；

充电电池与振动电机电连接，充电电池与电控组件电连接，电控组件与压力传感器电连接，电控组件与振动电机电连接。

2.根据权利要求1所述的样品递送托盘，其特征在于，所述位置定位码为棋盘格。

3.根据权利要求1所述的样品递送托盘，其特征在于，所述身份识别码为二维码、条形码、具体数字或符号。

4.根据权利要求1所述的样品递送托盘，其特征在于，所述压力传感器为4个。

5.一种样品递送***，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的样品递送托盘，还包括控制主机、移动机器人、夹持手抓以及相机；

样品放置在样品递送托盘上，相机连接在移动机器人上，夹持手抓连接在移动机器人上，移动机器人与夹持手抓之间电连接，移动机器人与相机之间电连接，控制主机分别与样品递送托盘、移动机器人、夹持手抓、相机通过无线信号连接。

6.根据权利要求5所述的样品递送***，其特征在于，所述相机固定在移动机器人的机械手末端，或固定在移动机器人的移动平台上。

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