用于移液仪的机械手的制作方法

1.本实用新型涉及自动化液体处理设备技术领域，具体地，涉及机械手技术领域，尤其涉及一种用于移液仪的机械手。


背景技术：

2.全自动液体处理工作站是将自动化操作与液体处理巧妙融合在一起的生物医药实验室自动化操作平台，可实现样品的自动加样、试剂分配、超微量移液以及与液体处理相关的振动、孵育等操作。可广泛应用于核酸纯化、基因蛋白质测序、克隆快速筛选、细胞培养、生物芯片样品制备等领域。而移液机构是全自动液体处理工作站的核心机构之一，用于实现液体在标准液体容器之间输送、抽提、转移等动作。
3.在现代全自动液体处理工作站的使用中，最常用的标准液体容器是例如8孔板、96孔板等标准液体容器。其中，实验室常用的96孔板等标准液体容器相邻孔间距最小为9mm，容积约0.5ml，单列分布8个孔。自动液体处理工作站，特别是其中的移液机构，需要高精度和高重复性地实现对标准液体容器的抓取和移动，以将存放液体的标准液体容器转移至预定位置。
4.现有技术中通常采用机械手抓取标准液体容器并将其转移。然而，现有的机械手运动控制精度较差，夹取力控制不稳定，且结构稳定性较差，无法实现移液仪器的高精度要求。此外，现有的机械手结构复杂，操作不便，且夹持部容易对标准液体容器中的液体造成污染。


技术实现要素：

5.针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种用于移液仪的机械手，该机械手能够精确抓取标准液体容器并将其转移至预定位置，且夹取力度可调节，并且该机械手能够形成自锁，以对抓取的标准液体容器形成有效夹持，避免在运移过程中脱落。
6.为此，根据本实用新型提出了一种用于移液仪的机械手，包括：基座；设置在所述基座上的驱动电机；竖向布置在所述基座上的丝杠，所述丝杠的一端与所述驱动电机的输出端连接；两个彼此间隔开的抓手，在两个所述抓手之间形成夹持部；以及横向布置在所述基座上的第一导向机构，两个所述抓手分别与所述第一导向机构适配连接，其中，在所述丝杠上安装有与所述丝杠适配的丝杠连接座，两个所述抓手通过连杆机构与所述丝杠连接座形成连接，所述驱动电机能够驱动所述丝杠转动，以带动所述丝杠连接座沿所述丝杠的轴向运动，使得所述丝杠连接座通过所述连杆机构带动两个所述抓手沿所述第一导向机构相互靠近或相互远离，从而使所述夹持部夹取或放下标准液体容器。
7.在一个实施例中，所述丝杠连接座构造成包括主体部分，所述主体部分设有竖向延伸的贯通孔，所述贯通孔构造成能够与所述丝杠适配，转动所述丝杠能够使所述丝杠连接座沿所述丝杠的轴向往复运动。
8.在一个实施例中，在所述基座上还设有竖向分布的第二导向机构，所述第二导向
机构包括对称分布在所述丝杠的横向两侧的第二导轨和适配安装在所述第二导轨上的第二滑块，所述第二滑块能够沿所述第二导轨滑动，
9.在所述主体部分的横向两侧对称设有连接板，所述连接板与所述第二滑块固定连接。
10.在一个实施例中，所述丝杠通过两个竖向间隔开分布的支撑座安装在所述基座上，所述丝杠通过轴承与所述支撑座形成转动连接。
11.在一个实施例中，所述连杆机构包括与所述丝杠连接座固定连接的第一压块、两个连接在所述第一压块的横向两侧的连杆，以及两个用于与对应的所述抓手固定连接的第二压块，所述连杆的两端分别与所述第一压块和所述第二压块铰接。
12.在一个实施例中，所述第一导向机构包括第一导轨和两个适配安装在所述第一导轨上的第一滑块，所述第一导轨与所述基座固定连接，所述第一滑块能够沿所述第一导轨滑动，
13.两个所述抓手与对应的所述第一滑块固定连接，从而使两个所述抓手仅能沿所述第一导轨相互靠近或相互远离。
14.在一个实施例中，所述抓手构造成包括第一本体和与所述第一本体连接的第二本体，所述第一本体用于与对应的所述第二压块及所述第一滑块固定连接，两个所述抓手对应的第二本体相互平行且在两者之间形成所述夹持部。
15.在一个实施例中，所述第二本体的竖向长度设置为所述第一本体的竖向长度的2～4倍，所述第二本体的纵向厚度与第一本体的纵向厚度相同，且所述第二本体的横向宽度设置为处于所述第一本体的横向宽度的1/6～1/3范围内。
16.在一个实施例中，在所述第二本体的末端沿纵向对称设有凸起，所述凸起的纵向延伸尺寸设置为处于所述第二本体的纵向尺寸的1/6～1/3的范围内。
17.在一个实施例中，在所述第二本体的末端设有采用弹性材料制成的夹持块。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点之处在于：
19.根据本实用新型的用于移液仪的机械手能够精确抓取标准液体容器并将其转移至预定位置，并且能够根据实际需要，调节控制机械手的夹取力度，非常有利于提高机械手抓取标准液体容器的控制精度。机械手通过驱动电机驱动，并通过丝杠和连杆机构形成的传动结构进行结构传动，在夹持过程中能够形成自锁，从而使机械手能够对抓取的标准液体容器形成有效夹持，非常有利于避免在运移过程中避免脱落，提高了机械手夹持的可靠性。此外，抓手通过设置具有弹性的夹持块能够充分保证抓手对标准液体容器的夹取，进一步提高了抓手夹取的可靠性。
附图说明
20.下面将参照附图对本实用新型进行说明。
21.图1和图2显示了根据本实用新型的用于移液仪的机械手的不同视角的结构。
22.图3是图1所示的用于移液仪的机械手的爆炸视图。
23.图4显示了图3所示机械手中的丝杠连接座的结构。
24.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
25.下面通过附图来对本实用新型进行介绍。
26.在本实用新型中，需要说明的是，将图2中的水平方向定义为横向，将图2 中的垂直方向定义为竖向，将图2中垂直于纸面的方向定义为纵向。还需说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.图1和图2显示了根据本实用新型的用于移液仪的机械手100的结构。机械手100用于连接到移液仪的位移传动装置上(未示出)，通过机械手100能够抓取标准液体容器(未示出)，并将其移动至预定位置。
28.如图1至图3所示，机械手100包括基座1、设置在基座1上且用于提供动力的驱动电机2、竖向布置在基座1上的丝杠3、两个彼此间隔开的抓手4，以及横向布置在所述基座上的第一导向机构5。丝杠3的一端与驱动电机2的输出端连接。在两个抓手4之间形成用于夹取标准液体容器的夹持部。两个抓手4分别与第一导向机构5适配连接。在丝杠3上安装有与丝杠3适配的丝杠连接座6，两个抓手4通过连杆机构7与丝杠连接座6形成连接。机械手100构造成能够通过驱动电机2驱动丝杠3转动，以带动丝杠连接座6沿丝杠3轴向运动，使得丝杠连接座6通过连杆机构7带动两个抓手4沿第一导向机构5相互靠近或相互远离，从而使夹持部夹取或放下标准液体容器。该机械手100能够精确抓取标准液体容器并将其转移至预定位置。
29.在本实施例中，基座1作为机械手100的主体结构。基座1构造成矩形板，且矩形板的一端弯折成直角而形成电机支撑座11(见图3)，驱动电机2固定安装在电机支撑座11上。在图1所示实施例中，驱动电机2沿竖向安装在电机支撑座11上，且驱动电机2的输出轴穿过电机支撑座11而竖向向下伸出。
30.在一个实施例中，驱动电机2与电机支撑座11通过螺栓紧固件固定连接。驱动电机2优选采用步进电机。
31.根据本实用新型，丝杠3通过两个在竖向上间隔开分布的支撑座9安装在基座1上。如图3所示，丝杠3设置在基座1的前端面上。支撑座9构造成“凸”字形结构。支撑座9通过固定件与基座1固定连接。在支撑座9上设有通孔，丝杠3的两端分别通过轴承(未示出)对应安装在相应的支撑座9的通孔中，从而使丝杠3与支撑座9形成转动连接。
32.根据本实用新型，如图4所示，丝杠连接座6构造成包括主体部分61和设置在主体部分61的横向两侧的连接板63，两侧的连接板63对称分布，且分别沿横向向外延伸。主体部分61呈长方体形。主体部分61的中部设有沿竖向延伸的贯通孔62，贯通孔62构造成能够与丝杠3适配，由此，通过转动丝杠3能够使丝杠连接座6沿丝杠3的轴向做往复运动。连接板63的作用将在下文介绍。
33.在一个实施例中，在丝杠连接座6中设置有丝杠螺母64。丝杠螺母64安装在贯通孔62中，且与丝杠连接座6形成固定连接。丝杠螺母64的内部设有内螺纹，内螺纹能够与丝杠3上的外螺纹适配。在转动丝杠3时，在内螺纹与外螺纹的配合作用下，使得丝杠3能够驱动丝杠螺母64沿丝杠3运动，从而通过丝杠螺母64带动丝杠连接座6沿丝杠3运动。由此，实现了通过转动丝杠3能够使丝杠连接座6沿丝杠3的轴向做往复运动。
34.在一个未示出的实施例中，在丝杠连接座6的贯通孔62的内壁上设置内螺纹，内螺纹能够与丝杠3上的外螺纹适配，从而使丝杠连接座6直接与丝杠3适配。在转动丝杠3时，同样能够在内螺纹与外螺纹的配合作用下，使得丝杠3能够驱动丝杠连接座6沿丝杠3运动。由此，同样实现了通过转动丝杠3能够使丝杠连接座6沿丝杠3的轴向做往复运动。
35.根据本实用新型，机械手100还包括第一导向机构5。如图1至3所示，第一导向机构5沿横向设置在基座1上。第一导向机构5包括第一导轨51和两个适配安装在第一导轨51上的第一滑块52，第一导轨51沿横向延伸设置。第一滑块52能够沿第一导轨51滑动。两个第一滑块52与对应的抓手4固定连接。在一个实施例中，抓手4通过四个螺栓紧固件与第一滑块52形成固定连接。机械手100在工作时，当两个抓手4相互靠近或相互远离的过程中，一方面，导向机构能够对两个抓手4形成导向，另一方面，导向机构能够保证两个抓手4只能沿横向相对靠近或远离，从而保证夹持部的夹持力均匀作用于标准液体容器的侧壁面，以实现稳定夹取标准液体容器。
36.此外，为了保证丝杠连接座6在运动过程中的稳定性，在基座1上设有沿竖向分布的第二导向机构8。如图1至3所示，第二导向机构8包括对称分布在丝杠3的横向两侧的第二导轨81，以及适配安装在第二导轨81上的第二滑块82。第二导轨81例如可以通过螺栓螺母紧固件与基座1形成固定连接。第二滑块82 能够沿第二导轨81滑动。丝杠连接座6通过两侧的连接板63分别与对应的第二滑块82固定连接。丝杠3驱动丝杠连接座6沿第二导向机构8做往复运动，第二导向机构8能够对驱动丝杠连接座6形成有效导向，并能够避免驱动丝杠连接座6与基座1接触，非常有利于保证丝杠3与丝杠连接座6形成的传动结构的稳定性，这有利于提高机械手100的控制精度。
37.根据本实用新型，如图2和图3所示，连杆机构7包括与丝杠连接座6固定连接的第一压块71、两个连接在第一压块71的横向两侧的连杆72，以及两个用于与对应的抓手4固定连接的第二压块73。连杆72的两端分别与第一压块71和第二压块73铰接。
38.在本实施例中，第一压块71与丝杠连接座6的主体部分61固定连接。第一压块71沿横向方向布置。第一压块71的横向两端相对于主体部分61向外伸出，从而在第一压块71的横向端部与丝杠连接座6的连接板63之间形成了第一铰接连接部。连杆72的两端分别设有铰接孔，用于安装铰接轴。连杆72的上端通过铰接轴与第二压块73的第一铰接连接部形成铰接连接。第二压块73固定连接在抓手4的横向外侧。在一个实施例中，第二压块73例如可以通过螺栓紧固件与抓手4固定连接。第二压块73的上端相对于抓手4的上端向外伸出，并在第二压块73的上端形成了第二铰接连接部。连杆72的下端通过铰接轴与第二压块73 的第二铰接连接部形成铰接连接。由此，丝杠连接座6沿丝杠3运动能够依次通过第一压块71、连杆72和第二压块73带动两个抓手4沿着第一导向机构5相互靠近或相互远离。
39.根据本实用新型，如图3所示，抓手4构造成包括第一本体41和与第一本体41连接的第二本体42。第一本体41构造成长方体形结构。第二本体42构造成条形板状结构，且形成于第一本体41的下端而沿第一本体41竖向向下延伸。第一本体41的横向外侧与对应的第二压块73固定连接，第一本体41的纵向内侧与对应的第一滑块52固定连接。两个抓手4对应的第二本体42相互平行且在两者之间形成夹持部。
40.在本实施例中，第二本体42的竖向长度设置为第一本体41的竖向长度的2～4 倍，第二本体42的纵向厚度与第一本体41的纵向厚度相同，且第二本体42的横向宽度设置为处
于第一本体41的横向宽度的1/6～1/3范围内。
41.如图3所示，在第二本体42末端的纵向两侧分别设有凸起421，两个凸起 421沿纵向向外延伸设置，且相互对称。凸起421的纵向延伸尺寸设置为处于第二本体42的纵向尺寸的1/6～1/3的范围内。抓手4的这种结构使得抓手4能够充分夹持标准液体容器，非常有利于夹取标准液体容器。
42.根据本实用新型，在第二本体42的末端设有采用弹性材料制成的夹持块(未示出)。夹持块优选设置在第二本体42的下端。在一个实施例中，夹持块44通过紧固件可拆卸式地连接在第二本体42的下端。夹持块例如可以采用橡胶材料制成，并且夹持块的内侧相对于第二本体42的内侧面向内凸。夹持块44的厚度设置为不小于3mm，例如设置为3mm。夹持块44的长度设置为不小于15mm，例如设置为15mm。通过设置夹持块，一方面，能够增加抓手4与标准液体容器外壁之间的接触面积，从而有利于提高两者之间的摩擦力，保证了抓手4夹取的可靠性。另一方面，夹持块具有弹性，能够避免对标准液体容器的外壁造成损坏。
43.在一个未示出的实施例中，在夹持块的用于与标准液体容器的外壁接触的端面上设有若干凸起(未示出)。夹持块的这种结构能够充分保证抓手4对标准液体容器的夹取，进一步提高了抓手4夹取的可靠性。
44.机械手100在工作过程中，首先通过移液仪的位移传动装置(未示出)将机械手100运动到待抓取的标准液体容器的位置处，并将抓手4伸入到抓取的标准液体容器200的外侧。然后，控制驱动电机2工作，使驱动电机2驱动丝杠3转动，在丝杠3的作用下，丝杠连接座6沿竖向向上运动，并通过连杆结构7带动两个抓手4沿着第一导向机构5相互靠近，从而使夹持部对标准液体容器形成夹持，以抓取标准液体容器，进而能够将标准液体容器移动到预定位置处。将标准液体容器运动到预定位置后，控制驱动电机2反向转动，从而能够驱动丝杠3反向转动，使得两个抓手4沿着第一导向机构5相互远离，以使夹持部放下标准液体容器。
45.在一个未示出的实施例中，在机械手100的抓手4上设有压力传感器，压力传感器与驱动电机2信号连接。当机械手100抓取准液体容器时，能够通过压力传感器检测夹持部对准液体容器的夹持力的大小，通过设定预定压力，能够使驱动电机2精确控制抓手4对准液体容器的夹持。由此，能够根据实际需要，调节控制机械手100的夹取力度，这非常有利于提高机械手100抓取标准液体容器的控制精度。
46.根据本实用新型的用于移液仪的机械手100能够精确抓取标准液体容器并将其转移至预定位置，并且能够根据实际需要，调节控制机械手100的夹取力度，非常有利于提高机械手100抓取标准液体容器的控制精度。机械手通过驱动电机 2驱动，并通过丝杠3和连杆机构7形成的传动结构进行传动，在夹持过程中能够形成自锁，从而使机械手100能够对抓取的标准液体容器形成有效夹持，非常有利于避免在运移过程中避免脱落，提高了机械手100夹持的可靠性。此外，抓手4通过设置具有弹性的夹持块能够充分保证抓手4对标准液体容器的夹取，进一步提高了抓手4夹取的可靠性。
47.最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替
换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。