用于开关盖的爪结构、开关盖套件以及机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种用于开关盖的爪结构、开关盖套件及机器人。

背景技术：

机器人与操作机(例如起重机或者纯机械设备)两者最根本的不同在于起重机等纯机械设备是由人来控制驱动器，而机器人是由计算机编程控制机器人爪，使用时机器人主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体(例如，试管)到目标位置。

随着经济社会的发展，机器人的应用领域越来越广，例如生命科学领域。在生命科学领域，对样本的检验是重要的一环，例如在医院的检验科需要对采集的血液、尿液等样本进行各种化验，在微生物检验实验室需要对采集的样本进行微生物检测，在基因测序实验室需要对基因进行测序等，这样通过检验可以得到各种检测结果，进而能够帮助医生或者其他检验人员判断被检样本(或被检人)的状态。而在机器人还没有出现或者出现了但是还没有广泛推广的初期，上述检测过程基本都是由人工完成的，当然也有些可能是通过纯机械装置完成的。

而随着自动化技术的进步，现在的检测过程已经由人工向自动化检测方向发展了。不过在整个检测的很多环节还需要人工的参与，例如血液检测时，通常将被检人员的血液收集到试管中，试管是用试管盖封闭的，这样在运输过程中不易洒出、不易被二次污染，在送到实验室进行检测时，就需要检测人员先将瓶盖打开、再对试管内的血液进行处理，检测完后再将试管的瓶盖盖上，最终进行存储/废弃等操作。然而开关盖操作由检测人员手工完成不仅浪费资源(在实验室，一般检测人员均为高级知识分子)，而且对于有些样品，在开盖时容易对操作人员的身体健康造成影响，例如，有些样品在打开盖时容易产生气溶胶，而气溶胶会影响操作人员的身体健康，因此需要机器或者设备代替人工执行开关盖操作，从而保证检测人员的身体健康。

现有技术中出现了一些用于开关盖的技术方案，例如，公告号为CN104444983A，名称为《样本试管自动去盖上盖以及搬运装置》的中国专利中就公开了一种对样本试管自动去盖上盖的装置，包括机台、夹取试管垂直运动电缸、试管顶部旋转电机、夹取试管底部旋转电缸、试管夹持电缸和试管开盖夹持电缸，夹取试管底部旋转电缸与机台连接，夹取试管垂直运动电缸与夹取试管底部旋转电缸连接，试管夹持电缸与夹取试管垂直运动电缸的一端连接，试管顶部旋转电机与夹取试管垂直运动电缸的另一端连接，试管夹持电缸设有两个夹爪，试管顶部旋转电机连接有旋盖器，试管开盖夹持电缸与机台连接，试管开盖夹持电缸设有两个夹爪，其虽然能实现试管震荡、去盖、扫描、上盖的全自动作业，然而却存在有以下不足之处：

1、需要设置试管顶部旋转电机和多个电缸，使得装置整体的尺寸较大，要求有足够大安装空间。

2、试管顶部旋转电机容易绕线，且由于安装空间限制，各电动驱动件(即试管顶部旋转电机和多个电缸)存在走线凌乱，不方便走线的问题。

3、通过旋盖器对样品试管进行去盖上盖，旋盖器受样本试管形状和大小的限制，不能通用于所有的样本试管，另外通过旋盖器包覆住样本试管进行旋紧或旋松，在旋动的过程中，特别是使用一段时间后，旋盖器与样本试管盖之间容易打滑，造成去盖上盖失败。

4、只能对单一试管进行开关盖操作，不能实现流水线作业，开关盖时，试管需要从试管放置的孔位先移动到试管固定处，然后才能进行开关盖操作，耗时较长，工作效率较低；尤其是当需要检测的样本特别多(例如基因检测一次检测几十上百个样本)时，工作效率特别低下。

技术实现要素：

为了至少解决上述第3个和第4个问题，根据本实用新型的一个方面，首先提供一种爪结构，该爪结构通过利用弹性件，并结合爪部、压板和第一外壳相匹配的渐缩面，从而可以将爪结构的尺寸尽可能最小化，且能够适用于对多个样品瓶同时进行开关盖操作，更，通过爪部夹持住样本试管进行旋紧或旋松，在旋动的过程中，不容易打滑，避免了去盖上盖失败的情况发生。

本实用新型提供的用于开关盖的爪结构，所述爪结构包括多个爪部和用于驱动所述多个爪部运动的驱动组件，所述爪结构还包括：

第一外壳，所述多个爪部设置在所述第一外壳内；

多个弹性件，所述弹性件设置在相邻的两个所述爪部之间；以及

压板，所述压板连接在所述驱动组件上；

其中，所述爪部和所述第一外壳设有相互匹配的渐缩面，在所述第一外壳的内壁的限制下、所述多个爪部之间的所述弹性件始终处于被压缩状态；

当所述驱动组件向前运动时，驱动所述压板推动所述多个爪部向前运动，在所述第一外壳的内壁的限制下、所述多个爪部处于收紧状态；

当所述驱动组件向后运动时，在每个所述弹性件的弹力作用下、所述多个爪部处于张开状态。

示例性地，所述驱动组件上还通过所述压板连接有拉动所述多个爪部的拉板，当所述驱动组件向后运动时，所述拉板对所述多个爪部施加拉力以方便所述多个爪部从所述收紧状态切换至所述张开状态。

示例性地，所述渐缩面为锥面。

示例性地，所述驱动组件包括固定轴式直线电机，所述固定轴式直线电机的电机轴的端部与所述压板相连接。

示例性地，所述压板包括压板本体、第一柱体部和第二柱体部，所述第一柱体部和所述第二柱体部分别从所述压板本体的两相对端面上延伸出，所述第一柱体部与所述固定轴式直线电机的电机轴连接，所述第二柱体部与所述拉板连接，当所述固定轴式直线电机的电机轴向前运动时，所述电机轴驱动所述压板本体推动所述多个爪部向前运动，在所述第一外壳的内壁的限制下、所述多个爪部处于收紧状态。

示例性地，所述固定轴式直线电机的电机轴的端部设置有螺纹连接部，所述第一柱体部上设置有第一螺纹段，所述第一螺纹段与所述螺纹连接部螺纹连接。

示例性地，所述拉板包括拉板本体和连接部，所述连接部从所述拉板本体的一端面上延伸出，所述连接部上设置有螺纹，所述第二柱体部上设置有第二螺纹段，所述连接部与所述第二柱体部的第二螺纹段螺纹连接，当所述驱动组件向后运动时，所述拉板本体对所述多个爪部施加拉力以方便所述多个爪部从所述收紧状态切换至所述张开状态。

示例性地，每个所述爪部包括平直部和具有所述锥面的倾斜部，所述平直部与所述倾斜部在靠近所述弹性件的一侧通过台阶过渡，所述多个爪部的各自的所述平直部共同形成圆柱体，所述多个爪部的各自的所述倾斜部共同形成锥形体，所述多个爪部的各自的所述台阶共同形成限位端面，所述拉板本体位于所述锥形体内且在对所述多个爪部施加拉力时与所述限位端面接触。

示例性地，所述弹性件为弹簧，每个所述爪部上设置有盲孔，每个所述弹簧的两端分别止抵在相邻的两个所述爪部的对应地所述盲孔中。

示例性地，所述爪部为三个，对应地，所述弹簧为三个，三个所述弹簧均匀地分布在三个所述爪部之间。

示例性地，所述爪部与所述第一外壳的内壁始终形成线接触。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种开关盖套件，所述开关盖套件包括如上述爪结构；所述开关盖套件还包括安装本体、使所述爪结构升降的升降组件和使所述爪结构旋转的旋转组件，所述升降组件安装在所述安装本体上。

根据本实用新型的再一个方面，提供一种具有开关盖功能的机器人，所述机器人包括固定架和如上述的开关盖套件，所述安装本体与所述固定架固定。

本实用新型中，通过利用弹性件，并结合爪部、压板和第一外壳相匹配的渐缩面，从而可以将爪结构的尺寸尽可能最小化，且能够适用于对多个样品瓶同时进行开关盖操作，更，通过爪部夹持住样本试管进行旋紧或旋松，在旋动的过程中，不容易打滑，避免了去盖上盖失败的情况发生。还有，本实用新型中的爪结构在弹性件弹力和压板的作用下，同时在第一外壳的内壁的限制下可以很稳定、牢靠的夹紧样品瓶盖，不容易掉落。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本实用新型实施例的机器人的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的开关盖套件的结构示意图；

图3是图2中的连接在旋转轴上的爪结构的结构图；

图4是图3的爆炸图；

图5是图3中的爪结构的爪部的结构示意图。

其中，附图标记为

110—开关盖套件

1110—爪结构

1111—爪部

11111—平直部

11112—倾斜部

11113—台阶

11114—盲孔

11115—弧形槽

1112—驱动组件

11121—壳体

11122—第一法兰

11123—第二法兰

11124—电机轴

111241—螺纹连接部

1113—第一外壳

1114—第二外壳

1115—弹性件

1116—压板

11161—压板本体

11162—第一柱体部

111621—第一螺纹段

11163—第二柱体部

111631—第二螺纹段

1117—拉板

11171—拉板本体

11172—连接部

1120—升降组件

1121—第二电机

1122—丝杠

1123—滑块

1124—第一支撑座

1125—第二支撑座

1126—手轮

1130—旋转组件

1131—第一电机

1132—旋转轴

114—安装本体

1141—滑轨

1150—连接架

1151—第一部分

1152—第二部分

1153—第三部分

1160—防绕线结构

1161—防绕线滑环

1162—拖链

11621—竖直段

11622—弯曲段

1163—航空插头

1170—防撞结构

1171—光耦挡片

1172—光耦

1173—光耦支架

12—固定架

121—底板

122—第一立柱

123—第二立柱

125—加强梁

126—安装梁

13—样品瓶放置架

131—样品瓶

132—样品瓶架驱动机构

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

结合参阅图1，本实用新型的具体实施方式涉及一种机器人，该机器人具有开关盖功能，机器人包括开关盖套件110、固定架12、样品瓶放置架13以及控制器(附图中未示出)等，为了更好的理解本实用新型，下文将对每一个部件进行详细的介绍。

结合参阅图2，开关盖套件110包括爪结构1110、升降组件1120、旋转组件1130、安装本体114和连接架1150。爪结构1110用于执行开关盖操作。升降组件1120用于带动爪结构1110上下移动。旋转组件1130用于带动爪结构1110旋转。升降组件1120安装在安装本体114上，使用时，安装本体114可以固定在合适的位置，例如一个工作平台，或者固定在本实施方式中的固定架12上，关于这一点下文将详细描述。其中，旋转组件1130与升降组件1120并排设置。

旋转组件1130包括第一电机1131和与第一电机1131的输出端连接的旋转轴1132，旋转轴1132与爪结构1110相连接，以在第一电机1131启动时带动爪结构1110旋转。

升降组件1120包括第二电机1121和与第二电机1121的输出轴连接的丝杠1122，丝杠1122上螺纹连接有滑块1123。当然，升降组件1120还可以包括第一支撑座1124、第二支撑座1125和手轮1126。丝杠1122优选地选择滑动丝杠，这样相比于选择滚动丝杠，能减少润滑维护，不污染样本，而且成本降低。

旋转组件1130与升降组件1120的并排设置是通过连接架1150实现的，连接架1150与滑块1123固定连接，旋转组件1130和爪结构1110均安装在连接架1150上；当第二电机1121启动时，丝杠1122在第二电机1121的驱动下带动滑块1123滑动，滑块1123通过连接架1150带动旋转组件1130和爪结构1110沿丝杠1122的轴向方向作直线移动。

具体的，当第二电机1121转动时，丝杠1122随之转动，滑块1123将在丝杠1122转动时沿丝杠1122的轴线作直线移动，而由于连接架1150与滑块1123固定，旋转组件1130和爪结构1110又安装在连接架1150上，因此旋转组件1130和爪结构1110随着连接架1150一起沿丝杠1122的轴线作直线运动。在实际应用中爪结构1110可以是上下(升降)移动，例如爪结构1110向下运动，从而逐渐靠近样品瓶盖，当爪结构1110向下移动到合适的位置后，爪结构1110抓取样品瓶盖并夹紧，并在第二电机1131的带动下进行旋转，从而带动样品瓶盖一起旋转，进而实现样品瓶的开盖操作，同理，关盖时，其他操作与开盖操作相同，不同的是需要改变爪结构1110的转动方向，从而使样品瓶盖旋紧在样品瓶上。

本实用新型中，通过将旋转组件1130与升降组件1120并排设置，并排设置的旋转组件1130与升降组件1120之间通过连接架1150和滑块1123连接，且升降组件1120为电机+丝杠的结构，从而使得开关盖套件110的结构更加紧凑，尺寸可以尽可能最小化，相比于现有技术中的电缸+同步带的结构尺寸大大减小，节省了占用空间。当将该开关盖套件110应用至机器人上时，可以设置多套开关盖套件110，由于每套开关盖套件110的尺寸较小、占用空间较小，因此可以适用于同时对多个距离较近的样品瓶进行开关盖操作，而无需先对样品瓶进行移位，进而实现流水线作业，工作效率较高，能够获得良好的用户体验。

本实用新型中，通过将旋转组件1130与升降组件1120并排设置，并爪结构1110的升降运动通过滑块1123的滑动实现，更具有如下优点：1、有效地减小了开关盖套件的悬臂，这样可以有效地减少振动，而且悬臂的减小也可以减少由于悬臂较长而引起的同轴度放大的缺陷；2、由于爪结构的旋转动作与升降动作是分开的，在拧紧盖的过程中，爪结构1110在旋转盖子时不需要同时下降，也就是说，在旋转盖子的时候不需要通过爪结构1110给瓶盖一个向下的推力，这样可以很容易地控制瓶盖的拧紧程度。其中，对于升降组件1120，由于丝杠只进行旋转运动，而不进行升降运动，爪结构1110的升降运动通过滑块的滑动实现，这样就不需要对丝杠的导程进行限制，从而可以选择任意导程的丝杠(如果是滑块固定，丝杠在旋转的过程中上下移动，则需要要求丝杠转一圈，瓶盖也被旋紧一圈)。

第一支撑座1124和第二支撑座1125分别固定在安装本体114上，且第一支撑座1124和第二支撑座1125分别支撑在丝杠1122的两端，从而将整个升降组件1120安装在安装本体114上。之所以设置第一支撑座1124和第二支撑座1125是因为，丝杠1122属于细长件，而且在工作时需要同时进行转动和直线移动，并且其上还螺纹连接有滑块1123，因此在丝杠1122的运动过程中，丝杠1122可能会被损坏甚至折断，同时在运动过程中也容易出现晃动(特别是当爪结构1110抓取样品瓶盖时或者其自身受到外力撞击时)，而在丝杠1122两端设置两个支撑座，从而可以一定程度上避免上述情况的发生。

当然即使在丝杠1122的两端设置了第一支撑座1124和第二支撑座1125，在丝杠1122的运动过程中还是可能会晃动，为此在第一支撑座1124和第二支撑座1125之间设置了滑轨1141，滑轨1141可固定在安装本体114上并与丝杠1122平行设置，滑块1123与滑轨1141滑动连接。这样，在丝杠1122的运动过程中，滑轨1141可以为丝杠1122分担一部分力，同时由于滑块1123与滑轨1141滑动连接，因此在丝杠1122运动的过程中，滑轨1141还可以起到导向的作用，从而可以有效避免丝杠1122在运动过程中的晃动，进而避免爪结构1110晃动。

为了防止滑块1123滑动过程中撞击第一支撑座1124或第二支撑座1125，开关盖套件110还设置有防撞结构1170，该防撞结构1170可以采用光耦和光耦挡片的配合结构，由于光耦和光耦挡片的配合结构是一种常用的技术，关于它的结构及原理这里不再赘述，以下只对它的安装方式进行一下介绍。

第一电机1131与第二电机1121之间具有横向间隙(此处的横向是如图2所示的X向)，防撞结构1170位于横向间隙内，本实用新型中，由于将防撞结构设置在第一电机1131与第二电机1121之间的横向间隙内，从而可以节省安装空间。具体地，光耦挡片1171通过光耦支架1173固定在第二电机1121的壳体上；光耦1172固定在第一电机1131的壳体上并能够随第一电机1131上下移动；光耦挡片1171的两端为滑块1123对应第一支撑座1124和第二支撑座1125的极限位置。基于该设置，能避免滑块1123滑动过程中撞击第一支撑座1124或第二支撑座1125。

手轮1126连接在丝杠1122的伸出第二支撑座1125的端头上，手轮1126的设置能方便在停电或者调试时手动转动丝杠1122。

在本实用新型中，对于第二电机1121与丝杠1122的连接优选采用联轴节连接(包括第一电机1131与旋转轴1132的连接也优选采用联轴节连接，本实施方式中之所以采用第一电机、第二电机的表述只是为了描述清楚，而实际上第一电机、第二电机可以是相同的电机)，这样不仅可以减小对应结构(例如开关盖套件、爪结构)的尺寸，而且传动效率较高。

作为一种举例说明，连接架1150包括第一部分1151、第二部分1152以及连接在第一部分1151与第二部分1152之间的第三部分1153，且连接架1150整体呈C形，滑块1123与第三部分1153固定连接。第一部分1151上开设有第一轴承安装孔(图中未示出)，第一轴承安装孔中可安装有第一轴承，旋转轴1132的一端穿设在第一轴承上，旋转轴1132的另一端与爪结构1110相连接。第二部分1152上开设有第二轴承安装孔(图中未示出)，第二轴承安装孔中安装有第二轴承，该第二轴承用于支撑后文中的固定轴式直线电机的电机轴11124。本实用新型中，通过第一轴承和第二轴承的设置，使得同心度问题能够大大改善，而且还能够减小摩擦使得爪结构1110的旋转更加灵活。连接架1150整体设计成C形，一方面可以方便与滑块1123连接；另一方面可以方便支撑第一旋转轴1132和固定轴式直线电机的电机轴11124；还有，能方便将后文中的防绕线滑环1161及固定轴式直线电机的壳体11121设置在C形对应的开口中。

关于爪结构1110，一般地，不同的需求对应不同结构的爪结构，而爪结构的尺寸、结构等细节结构决定了能够精准、可靠的抓取目标瓶盖。

结合参阅图3、图4和图5，爪结构1110包括爪部1111、驱动组件1112、第一外壳1113、第二外壳1114、多个弹性件1115、压板1116以及拉板1117。需要说明的是，上述技术特征并不是必须在同一个技术方案中同时出现，而是可以根据实际需要组合成不同的技术方案。爪结构1110实际就是用于将样品瓶盖抓紧，在开盖或者关盖过程中防止样品瓶盖掉落或者打滑，从而影响开关盖操作。

在一个技术方案中，爪结构1110可以包括爪部1111、驱动组件1112、第一外壳1113和多个弹性件1115。所述爪部1111为多个(也可以看作是互相独立的多瓣爪)，第一外壳1113可以看作是爪部1111的安装基础。多个爪部1111均安装在第一外壳1113内，弹性件1115设置在相邻的两个爪部1111之间，爪部1111和第一外壳1113设有相互匹配的渐缩面，在第一外壳1113的内壁的限制下、多个爪部1111之间的弹性件1115始终处于被压缩状态；当驱动组件1112推动多个爪部1111向前运动，在第一外壳1113的内壁的限制下、多个爪部1111处于收紧状态；当驱动组件1112向后运动，在每个弹性件1115的弹力作用下、多个爪部1111处于张开状态。其中，本实用新型的实施方式中的“向前”、“向后”可以理解为相对于与驱动组件的“向前”和“向后”。在实际应用中也可以理解为图示中的向上和向下。

本实用新型中上文所指的渐缩面是指：相对于驱动组件1112，沿着远离驱动组件1112的方向(即向前)，第一外壳1113的内缘周长和爪部的外缘周长逐渐减小，也可以理解为第一外壳和爪部对于外部的开口越来越小。其中，渐缩面可以是锥面，锥面的选择有利于加工，而且在生产成本上也会相比于其他形式的渐缩面(例如，半径逐渐缩小的弧形面)大大降低。当从张开状态向收紧状态切换时，在多个爪部1111向前运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的锥面的限制作用(爪部和第一外壳的开口越来越小)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐增大，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐减小，直至相邻两个爪部1111之间的距离减小到最小，此时多个爪部1111处于收紧状态。同理，当从收紧状态向张开状态切换时，启动驱动组件1112，驱动组件1112向后运动，从而解除对爪部1111的推力，爪部1111在弹性件1115的弹力作用下向后运动，在多个爪部1111向后运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的锥面的尺寸变化(爪部和第一外壳的开口越来越大)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐减小，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐增大，直至相邻两个爪部1111之间的距离增大到的最大，此时多个爪部1111处于张开状态。

作为一种变形，渐缩面还可以是半径逐渐缩小的弧形面，这种渐缩面也可以利用其半径的渐变，从而实现爪结构的收紧和张开。

作为又一种变形，渐缩面还可以是其他尺寸逐渐减小的曲率连续的曲面等。

在本实用新型中，通过利用尺寸较小的弹性件1115(弹性件根据实际需要可以加工的非常小)，并结合爪部1111和第一外壳1113相匹配的渐缩面，从而可以将爪结构1110的尺寸尽可能最小化，能够适用于对多个样品瓶同时进行开关盖操作(特别适用于相邻样品瓶之间的距离非常小的情况)，实现流水作业；而在现有技术中的爪结1110由于其结构的限制，爪结构不能设计的非常小，从而在进行开关盖操作时只能对单一样品瓶进行开关盖操作，不能实现流水作业。并且本实用新型中的爪结构在弹性件1115弹力的作用下，同时在第一外壳1113的内壁的限制下可以很牢靠的夹紧样品瓶盖，不容易掉落。

本实施方式中的爪结构包括收紧状态、张开状态以及介于收紧状态和张开状态之间的中间状态，下面将对这三种状态进行详细的描述：

假设最初状态为张开状态，当需要利用爪结构1110抓取并夹紧样品瓶盖时，也就是说需要爪结构1110从张开状态切换为收紧状态时，首先使样品瓶盖位于爪结构1110的多个爪部1111形成的空间中，然后启动驱动组件，在驱动组件的驱动下，多个爪部1111向前运动，在多个爪部1111向前运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的限制作用(爪部和第一外壳的开口越来越小)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐增大，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐减小，直至相邻两个爪部1111之间的距离减小到最小，此时多个爪部1111处于收紧状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

相反，在需要松开样品瓶盖时，即爪部1111从收紧状态向张开状态切换时，启动驱动组件1112，驱动组件1112向后运动，从而解除对爪部1111的推力，爪部1111在弹性件1115的弹力作用下向后运动，在多个爪部1111向后运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的尺寸变化(逐渐增大)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐减小，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐增大，直至相邻两个爪部1111之间的距离增大到最大，此时多个爪部1111处于张开状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

关于驱动组件1112，驱动组件1112用于驱动爪部1111运动，作为一种举例说明，驱动组件1112采用固定轴式直线电机，固定轴式直线电机包括壳体11121、第一法兰11122、第二法兰11123和电机轴11124，壳体11121、第一法兰11122和第二法兰11123用于安装固定轴式直线电机，其中，第一法兰11122与旋转轴1132及壳体11121分别固定连接，第二法兰11123与壳体11121固定连接。电机轴11124用于传递动力，固定轴式直线电机的选择，能够大大简化结构。作为一种变形，除了可以通过固定轴式直线电机提供动力之外，还可以通过液压驱动、气动等方式提供动力，在此就不一一举例。

作为一种举例说明，驱动组件1112上连接有推动多个爪部1111的压板1116，当驱动组件1112采用固定轴式直线电机时，压板1116连接在固定轴式直线电机的电机轴11124的端部。下面对具有压板1116的爪结构1111的动作原理进行详细的描述：

假设最初状态为张开状态，当需要利用爪结构1110抓取并夹紧样品瓶盖时，也就是说需要爪结构1110从张开状态切换为收紧状态时，首先使样品瓶盖位于爪结构1110的多个爪部1111形成的空间中，然后启动驱动组件并使所述驱动组件向前运动，在驱动组件的驱动下，驱动组件(例如，固定轴式直线电机的电机轴11124)带动压板1116向前运动时，从而使得压板1116推动多个爪部1111向前运动，在多个爪部1111向前运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的限制作用(爪部和第一外壳的开口越来越小)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐增大，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐减小，直至相邻两个爪部1111之间的距离减小到最小，此时多个爪部1111处于收紧状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

相反，在需要松开样品瓶盖时，即爪部1111从收紧状态向张开状态切换时，启动驱动组件1112，驱动组件1112向后运动，从而解除对爪部1111的推力，爪部1111在弹性件1115的弹力作用下向后运动，在多个爪部1111向后运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的尺寸变化(逐渐增大)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐减小，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐增大，直至相邻两个爪部1111之间的距离增大到最大，此时多个爪部1111处于张开状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

在本实用新型中，由于多个爪部1111为互相独立的部件，因此在驱动组件1112推动多个爪部1111向前运动时，由于压板1116的存在可以保证多个爪部能够同步向前运动，从而提高整个结构的可靠性。

作为一种举例说明，压板1116包括压板本体11161、第一柱体部11162和第二柱体部11163，第一柱体部11162和第二柱体部11163分别从压板本体11161的两相对端面上延伸出，第一柱体部11162与固定轴式直线电机的电机轴11124连接，第二柱体部11163与后续的拉板1117连接。具体地，固定轴式直线电机的电机轴11124的端部设置有螺纹连接部111241，第一柱体部11162上设置有第一螺纹段111621，第一螺纹段111621与螺纹连接部111241螺纹连接，从而实现压板1116与电机轴11124的固定连接。这样，当固定轴式直线电机的电机轴11124向前运动时，该电机轴能驱动压板本体11161推动多个爪部1111向前运动，在第一外壳1113的内壁的限制下、多个爪部1111处于收紧状态。

作为一种举例说明，驱动组件1112上还通过压板1116连接有拉动多个爪部1111的拉板1117，当驱动组件1112向后运动时，拉板1117对多个爪部1111施加拉力以方便多个爪部1111从收紧状态切换至张开状态。基于压板1116和拉板1117的设置，本实用新型的爪结构1110的收紧和张开能够很可靠地切换，且通过压板1116与拉板1117的配合实现爪部1111的收缩与张开，不仅能使压板1116与拉板1117的收缩与张开更加稳定，还能延长弹性件1115的使用寿命，因为爪结构1110的收紧与张开不再完全依赖弹性件1115的弹力(弹性件1115的主要作用是用于将分离的多个爪部1111组合成一个整体，防止爪部1111晃动)，而是通过压板1116的推动和拉板1117的拉动，从而使得结构更加可靠。

下面对具有压板1116和拉板1117的爪结构1111的动作原理进行详细的描述：

假设最初状态为张开状态，当需要利用爪结构1110抓取并夹紧样品瓶盖时，也就是说需要爪结构1110从张开状态切换为收紧状态时，首先使样品瓶盖位于爪结构1110的多个爪部1111形成的空间中，然后启动驱动组件并使所述驱动组件向前运动，在驱动组件的驱动下，驱动组件(例如具体可以是固定轴式直线电机的电机轴11124)带动压板1116向前运动时，压板1116推动多个爪部1111向前运动，在多个爪部1111向前运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的限制作用(爪部和第一外壳的开口越来越小)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐增大，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐减小，直至相邻两个爪部1111之间的距离减小到最小，此时多个爪部1111处于收紧状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

相反，在需要松开样品瓶盖时，即爪部1111从收紧状态向张开状态切换时，启动驱动组件1112，驱动组件1112向后运动，从而解除对爪部1111的推力，并且由于压板1116向后运动，因此拉动拉板1117向后运动，爪部1111在弹性件1115的弹力作用以及拉板1117的拉动下向后运动，在多个爪部1111向后运动的过程中，由于爪部1111和第一外壳1113的相匹配的渐缩面的尺寸变化(逐渐增大)，相邻两个爪部1111之间的弹性件1115的压缩量逐渐减小，从而相邻两个爪部1111之间的距离逐渐增大，直至相邻两个爪部1111之间的距离增大到最大，此时多个爪部1111处于张开状态，在此之前可以认为爪部处于中间状态。

作为一种举例说明，拉板1117包括拉板本体11171和连接部11172，连接部11172从拉板本体11171的一端面上延伸出，连接部11172上设置有螺纹(图中未示出)，第二柱体部11163上设置有第二螺纹段111631，连接部11172与第二柱体部11163的第二螺纹段111631螺纹连接，从而实现压板1116与拉板1117的固定连接，这样，当固定轴式直线电机的电机轴11124向后运动时，拉板本体11171对多个爪部1111施加拉力以方便多个爪部1111从收紧状态切换至张开状态。当然，压板1116与拉板1117的连接方式并不局限于此，其它的只要能将压板1116与拉板1117固定连接的方式也可以。

关于爪部1111，如图5所示，每个爪部1111包括平直部11111和倾斜部11112，倾斜部11112具有锥面。在靠近弹性件1115的一侧，平直部11111与倾斜部11112通过台阶11113过渡，多个爪部1111的各自的台阶11113共同形成限位端面；多个爪部1111的各自的平直部11111共同形成圆柱状；多个爪部1111的各自的倾斜部11112共同形成锥形状。拉板1117的拉板本体11171位于锥形体内且在对多个爪部施加拉力时与限位端面接触，限位端面的形成可以方便拉板1117对多个爪部1111施加拉力以方便多个爪部1111从收紧状态切换至张开状态。其中，拉板1117的安装位置限定了爪结构1110抓握样品瓶盖的抓握高度。

作为一种举例说明，为了增大样品瓶盖与爪部1111内壁之间的摩擦力，使得爪部1111对样品瓶盖的抓握更紧，优选地可以在每个平直部11111的靠近弹性件1115的一侧加工滚花或者花纹。

作为一种变形，也可以采用其他形式的结构增大样品瓶盖与爪部1111内壁之间的摩擦力，例如在每个平直部11111的靠近弹性件1115的一侧设置凸筋等结构。

为了使爪结构1110安装后整体大致成圆柱状，以将爪部1111、压板1116和拉板1117等部件包裹于内，以使各部件不容易被破坏或者损坏，爪结构1110还包括第二外壳1114，第二外壳1114分别与第一外壳1113、驱动组件1112固定。具体的，结合参阅图3和图4，第二外壳1114可以采用圆柱状，并在靠近第一外壳1113的一端的侧面上设置有多个第一安装孔，对应地，第一外壳1113的靠近第二外壳1114的一端设置多个第二安装孔，并且第一外壳1113的端部的一部分能够套入第二外壳1114，从而使得第一安装孔和第二安装孔对准，从而通过螺钉等紧固件分别穿过第一安装孔和第二安装孔而将第二外壳与第一外壳固定。同理，关于第二外壳1114与驱动组件1112的固定同样可以通过紧固件实现。

关于弹性件1115，作为一种举例说明，所述弹性件1115可以为弹簧(例如压簧、气弹簧等)，每个爪部1111的两侧均设置有盲孔11114，每个弹簧的两端分别止抵在相邻两个爪部1111的相对的两个盲孔11114中，其中通过盲孔11114安装弹簧是为了保证爪结构的稳定性和可靠性，防止弹簧脱开、失效。在本实施方式中，爪部1111为三个，对应地，弹簧为三个，三个弹簧均匀地分布在三个爪部之间。

作为一种变形，弹性件也可以是较薄的形状不规则金属件，由于其厚度较小，因此具有一定的弹性。

作为一种举例说明，爪部1111与第一外壳1113的内壁始终形成线接触，这里的线接触其实是相对于面接触而言的，两个部件之间的接触如果是面与面之间的接触(简称面接触)，则两者之间的相对滑动会比较困难(因为摩擦力较大)，如果两个部件之间的接触是线与线直接的接触(简称线接触)，则两者之间的相对滑动就会容易很多(摩擦力较小)，也就是说本实用新型中所采用的的线接触旨在降低两个部件(本实施方式中主要指爪部1111与第一外壳1113)之间的摩擦，从而使得二者之间的相对滑动能够更容易，具体可以包括多种情况，例如，每个爪部与第一外壳接触一个点，最终连成一条线；再比如，每个爪部1111与第一外壳1113接触的所有位置可以连接成一条直线。

作为一种举例说明，每个爪部1111上皆设置有弧形槽11115，多个爪部1111的各自的弧形槽11115共同形成穿出孔，该穿出孔用于供第二柱体部11163的下部穿出。

由于在开关盖过程中，爪结构1110需要随旋转轴1132转动，这样，爪结构1110的驱动组件1112的线束就会随着爪结构1110而旋转，这样容易导致绕线现象发生。为了避免绕线，在一个技术方案中，开关盖套件110还包括防绕线结构1160。

作为一种举例说明，防绕线结构1160包括防绕线滑环1161，防绕线滑环1161可以包括固定外壳和可旋转地设置在固定外壳内的中空内圈，中空内圈套设在旋转轴1132上并能够随旋转轴1132旋转，固定轴式直线电机的线束连接在中空内圈上，固定外壳上引出有供电线束，供电线束通过固定外壳、中空内圈与固定轴式直线电机的线束电连接，此处的电连接方式可以是触点式连接，例如，固定外壳的内壁上设置触点，中空内圈的外壁始终与触点接触；当然，还可以是螺旋线结构连接。基于防绕线滑环1161的设置，一方面，爪结构1110旋转时，固定外壳并不会随着爪结构1110旋转，从而从固定外壳上引出的供电线束不会出现缠绕问题，另一方面，爪结构1110旋转时，中空内圈虽然随着爪结构1110旋转，但是连接在中空内圈的固定轴式直线电机的线束并不会旋转，也就不存在绕线的问题，这是因为在中空内圈旋转的同时固定轴式直线电机也旋转，二者始终处于相对静止的状态，因此防绕线滑环1161的设置能够避免导线在旋转过程中扭伤或扯断。防绕线滑环1161是一种常用的公知器件，关于它的结构、原理以及安装方式这里不再赘述。

作为一种举例说明，防绕线结构1160还包括拖链1162，拖链1162的一端与第一电机1131的上部固定、另一端与安装本体114固定。防绕线滑环1161的外壳上引出的供电线束可以通过航空插头1163引入至拖链1162。同样地，第一电机1131的线束也可以引入至拖链1162中并通过拖链1162引出；第二电机1121的线束也可以引入至拖链1162中并通过拖链1162引出。基于拖链1162的设置，能实现走线，进一步避免绕线现象发生。

再一次参阅图2，作为一种举例说明，拖链1162可以包括竖直段11621和弯曲段11622，竖直段11621的下端与安装本体114固定、上端与弯曲段11622连接，弯曲段11622远离竖直段11621的一端与第一电机1131的上部固定。第二电机1121的线束可以连接至竖直段11621与弯曲段11622的连接处。第一电机1131的线束可以连接至弯曲段11622的远离竖直段11621的一端上。从航空插头1163引出的线束也可以连接至弯曲段11622的远离竖直段11621的一端上。另外，光耦1172的线束也可以连接至弯曲段11622的远离竖直段11621的一端上。基于该种走线布置，不仅能避免绕线现象发生，还能使走线整洁、不致凌乱。作为一种举例说明，固定轴式直线电机的壳体11121和防绕线滑环1161皆位于第一部分1151与第二部分1152之间，使得开关盖套件110的结构更加紧凑，尺寸可以尽可能最小化。

作为另一个具体实施方式，结合图1和图2所示，在一个技术方案中，机器人包括开关盖套件110、控制器、固定架12和安装在固定架12上的样品瓶放置架13；其中，样品瓶放置架13上设置有多个样品瓶放置孔。为了同时对多个样品瓶131执行开关盖操作，所述开关盖套件110为多套，每套开关盖套件110的安装本体114固定于固定架12的对应位置处，每套开关盖套件110的爪结构1110位于对应的样品瓶放置孔的上方；控制器控制多套开关盖套件110同时对多个样品瓶进行开关盖操作。

使用时，将装有待检验样品(例如，血液、尿液等)的样品瓶131(例如，试管)放置到对应的样品瓶放置孔中。在对样品瓶131进行开关盖操作时，需要将开关盖套件110和样品瓶131中的一者固定，而开关盖套件110和样品瓶131中的另一者旋转，从而将样品瓶131上的盖子取下或者将盖子旋盖在样品瓶131上。在本实施方式中，开关盖套件110是可以旋转的(具体的旋转方式已经在上文详细介绍，在此不再赘述)，则样品瓶131需要固定，样品瓶131的固定方式有很多，例如借助胶粘或者一个定位机构进行定位，为了便于操作，提高效率，在本实施方式中，可以在样品瓶131上设置凹槽(具体可以设置在样品瓶的底部)，同时在样品瓶放置孔的内壁设置凸起，当将样品瓶131放置到样品瓶放置孔中时可以通过凸起卡接在凹槽中，从而在开关盖操作时防止样品瓶131的转动。当然，凹槽和凸起的位置也可以调换，即在样品瓶放置孔的内壁设置凹槽，而在样品瓶上设置凸起。

在本实用新型中，由于爪结构1110的尺寸较小，因此机器人能够同时对距离较近的样品瓶执行开关盖操作，容易实现流水线作业，例如可以配合机器人自动更换样品瓶或样品瓶架，达到流水线作业的目的，效率较高。而且，机器人可以配合其他机器人(例如四轴机器人或六轴机器人等)，与上下游其他步骤进行自动化匹配，不需要人工将试管安放，可以自动放置，上盖后也可以由其他机器人对试管或样品瓶架进行操作。另外，本实用新型中，机器人在执行开关盖操作时，不需要先将样品瓶从其放置孔位移动到固定样品瓶的装置处，而是可以直接在安装位置即可执行开关盖操作，效率较高。

关于固定架12，固定架12包括底板121、第一立柱122以及第二立柱123。第一立柱122和第二立柱123分别从底板121的两侧向上延伸，样品放置架13和开关盖套件110均位于第一立柱122和第二立柱123之间，每套开关盖套件110的安装本体114固定于固定架12的对应位置处。由上可知，固定架12的这种结构与“门”字型结构比较类似，这种结构可以将多套开关盖套件110布置在“门”字型内，即第一立柱122以及第二立柱123形成的中间内，既可以节省安装空间，又可以使机器人的结构简单化、紧凑化，特别适用于安装空间有限的场所。

进一步地，固定架12还包括加强梁125和安装梁126，加强梁125位于安装梁126的上方，用于提高固定架12的结构强度，使得固定架12更加稳定。具体地，开关盖套件110的安装本体114是与安装梁126固定连接的。

关于样品瓶放置架13，如上所述，样品瓶放置架13安装在固定架12上。其中，所述样品瓶放置架13上的样品瓶放置孔可以设置为多排多列，每排样品瓶放置孔的数量与开关盖套件的数量相同(也就是说一套开关盖套件对应一个样品瓶盖)，例如，如1图所示，图中的样品瓶放置架为标准的32孔板，即4*8，4排8列，就也是说每排可以放置8个样品瓶。

其中，所述样品放置架13与底板121可滑动连接，以使得爪结构1110对准对应的样品瓶放置孔。这样，可以根据实际情况，通过样品瓶架驱动机构132驱动样品放置架13沿底板121移动。其中，样品瓶架驱动机构132可以包括电机，驱动方式可以采用滑块和滑轨的形式，具体的可以在底板121上固定滑轨，并在底板的下表面固定滑块，这样当电机启动后，固定在底板上表面的样品放置架13就可以在滑块的带动下沿滑轨移动。其中，当样品瓶放置孔设置为多排多列时，所述样品放置架13与底板沿样品瓶放置孔的列排列的方向可滑动连接，这样通过移动可以对所有的样品瓶13进行开关盖操作。

本实用新型中，对爪结构进行改进，通过利用弹性件，并结合爪部、压板和第一外壳相匹配的渐缩面，从而可以将爪结构的尺寸尽可能最小化，且能够适用于对多个样品瓶同时进行开关盖操作；更，通过爪部夹持住样本试管进行旋紧或旋松，在旋动的过程中，不容易打滑，避免了去盖上盖失败的情况发生；还有，本实用新型中的爪结构在弹性件弹力和压板的作用下，同时在第一外壳的内壁的限制下可以很稳定、牢靠的夹紧样品瓶盖，不容易掉落。另外，在进行开关盖操作时，不需要将试管从试管放置的孔位先移动到试管固定处，然后才能进行开关盖操作，工作效率高，容易实现流水线作业。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。