一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统及方法

本发明涉及化学实验室，具体而言，尤其涉及一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统及方法。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，机器人技术得到了越来越广泛的应用。其中化学机器人作为一种重要的类型也发挥了巨大作用，其可应用的场景和效果日益凸显，化学机器人的发展也呈现出智能化、绿色化、低成本化等趋势。

2、化学机器人是一种能够进行自主操作化学实验的机器人，通过给化学机器人装配智能控制模块，增加化学机器人的自主控制能力，从而实现更加自动化的化学流程。在智能实验室条件下，需要实现机器人对储液瓶的自动化操作。主要是对储液瓶的瓶盖，通过机器人的操作，将其旋紧或者松开的过程。

3、目前市面上产品，大多采用了通用型机器手，理论上可以进行多种实验。但是，机器手的操作技术复杂，化学实验人员难以完成机器人的编程操作。此外，通用型机器手价格昂贵，且需要安装适用于化学实验的机器手爪和专用夹持装置及传感器，导致其成本巨大。另外，通用型机器手大多存在定位不准确、旋紧不可靠等缺点。因此，对于大多数企业和研究机构来说，通用型机器手性价比较低、实用性较差，与其巨大投入和复杂的操作技术，不如采用人工进行化学实验操作。

技术实现思路

1、根据上述提出现有化学机器人机械手定位不准确的技术问题，而提供一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统及方法。本发明主要利用通过设置自动旋盖系统及方法，从而起到精确自动地将储液瓶进行拧紧的效果。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统，包括：

4、旋盖机器人，所述旋盖机器人的两侧分别设置有第一试剂盒和第二试剂盒，所述第一试剂盒内设置有储液瓶，所述第二试剂盒内设置有瓶盖；所述旋盖机器人包括夹爪和旋转电爪，所述夹爪用以夹起储液瓶和瓶盖，所述旋转电爪用以固定储液瓶和旋转储液瓶；

5、主控系统，所述主控系统建立坐标系并标定储液瓶、瓶盖、夹爪和旋转电爪在坐标系中的位置；所述主控系统接收控制信号并根据控制信号中相应目标在坐标系中的位置生成控制指令，所述主控系统通过控制指令控制旋盖机器人进行旋盖操作。

6、进一步地，所述主控系统为plc，所述主控系统通过单片机i/o接口与显示屏和旋盖机器人相连，所述显示屏用以输入旋紧或旋松指令，所述显示屏根据旋紧或旋松指令生成相对应的控制信号发送至主控系统。

7、进一步地，所述旋盖机器人包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪包括第一电机盒，所述第一电机盒下部设置有四个第一滚珠丝杠，四个第一滚珠丝杠分别与一个第一电机相连，所述第一电机设置于第一电机盒内部；

8、所述第一电机盒的侧面通过连接杆与第二电机盒的上表面相连，所述第二夹爪包括第二电机盒，所述第二电机盒下部设置有四个第二滚珠丝杠，四个第二滚珠丝杠分别与一个第二电机相连，所述第二电机设置于第二电机盒内部；所述第一夹爪的爪间距大于第二夹爪。

9、本发明还提供了一种化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，基于上述任意一项化学试剂样品容器的自动旋盖系统实现，包括如下步骤：

10、将储液瓶放至第一试剂盒内，将瓶盖放至第二试剂盒内，主控系统扫描第一试剂盒内的储液瓶和第二试剂盒内的瓶盖并得出储液瓶坐标和瓶盖坐标，主控系统扫描旋转电爪得到旋转电爪坐标；

11、主控系统接收控制信号后，将旋转电爪坐标、储液瓶坐标和瓶盖坐标发送至旋盖机器人；

12、旋盖机器人根据旋转电爪坐标和储液瓶坐标控制第二夹爪移动至储液瓶上方并抓取储液瓶，之后第二夹爪移动至旋转电爪上方并将储液瓶放至旋转电爪内，旋转电爪握紧储液瓶；

13、第二夹爪松开储液瓶，旋盖机器人根据旋转电爪坐标和瓶盖坐标控制第二夹爪移动至瓶盖上方并抓取瓶盖，之后第二夹爪移动至旋转电爪上方；

14、主控系统控制第二夹爪的中心轴与旋转电爪的中心轴相重合，主控系统控制旋转电爪向上进行旋转，使瓶盖与储液瓶旋紧；

15、主控系统控制旋转电爪松开储液瓶，第二夹爪将旋紧后的储液瓶放回至第一试剂盒内。

16、进一步地，在第二夹爪抓取储液瓶时，通过检测第二夹爪的开合程度，以判断是否抓取成功；

17、当第二夹爪第一次抓取失败时，第二夹爪回到初始点，继续根据给定的储液瓶坐标重新抓取；当第二次抓取失败时，进行第三次抓取；

18、当三次抓取全部失败时，第二夹爪从下一个储液瓶坐标继续进行抓取。

19、进一步地，当旋转电爪进行旋紧时，逆时针旋转720°。

20、进一步地，所述第二夹爪将旋紧的储液瓶放回第一试剂盒内时，放回后第二夹爪下压2mm后松开。

21、进一步地，当需抓取直径比储液瓶大的离心管时，采用第一夹爪对离心管进行抓取，第一夹爪与第二夹爪同时进行抓取。

22、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

23、通过向给定系统坐标，夹爪和旋转电爪可以快速到达工作位置，不用经过复杂的计算。同时，对于普通实验室的储液瓶，夹爪即可使用，除非极个别异形储液瓶，无需对夹爪进行改装，从而节约时间成本和经济成本，更加适用于化学实验的环境中。

技术特征：

1.一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的化学试剂样品容器的自动旋盖系统，其特征在于，所述主控系统为plc，所述主控系统通过单片机i/o接口与显示屏和旋盖机器人相连，所述显示屏用以输入旋紧或旋松指令，所述显示屏根据旋紧或旋松指令生成相对应的控制信号发送至主控系统。

3.根据权利要求1所述的化学试剂样品容器的自动旋盖系统，其特征在于，所述旋盖机器人包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪包括第一电机盒，所述第一电机盒下部设置有四个第一滚珠丝杠，四个第一滚珠丝杠分别与一个第一电机相连，所述第一电机设置于第一电机盒内部；

4.一种化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，基于权利要求1～3中任意一项权利要求所述的化学试剂样品容器的自动旋盖系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，其特征在于，在第二夹爪抓取储液瓶时，通过检测第二夹爪的开合程度，以判断是否抓取成功；

6.根据权利要求4所述的化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，其特征在于，当旋转电爪进行旋紧时，逆时针旋转720°。

7.根据权利要求4所述的化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，其特征在于，所述第二夹爪将旋紧的储液瓶放回第一试剂盒内时，放回后第二夹爪下压2mm后松开。

8.根据权利要求4所述的化学试剂样品储液瓶自动旋盖方法，其特征在于，当需抓取直径比储液瓶大的离心管时，采用第一夹爪对离心管进行抓取，第一夹爪与第二夹爪同时进行抓取。

技术总结本发明提供一种化学试剂样品容器的自动旋盖系统及方法，系统包括：旋盖机器人，所述旋盖机器人的两侧分别设置有第一试剂盒和第二试剂盒，所述第一试剂盒内设置有储液瓶，所述第二试剂盒内设置有瓶盖；所述旋盖机器人包括夹爪和旋转电爪，所述夹爪用以夹起储液瓶和瓶盖，所述旋转电爪用以固定储液瓶和旋转储液瓶；主控系统，所述主控系统建立坐标系并标定储液瓶、瓶盖、夹爪和旋转电爪在坐标系中的位置；所述主控系统接收控制信号并根据控制信号中相应目标在坐标系中的位置生成控制指令，所述主控系统通过控制指令控制旋盖机器人进行旋盖操作。本发明能够准确地密封储液瓶，无需其他复杂技术，也避免了化学实验人员难以完成的编程操作。技术研发人员：陶胜洋,杨文博,刘冬,杨壮,杜宇,赵克松受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5