一种多功能核酸试管取放装置

本技术涉及一种多功能核酸试管取放装置。

背景技术：

1、核酸检测作为人们是否感染病毒的重要依据，核酸试管的取放问题一直都比较麻烦、耗时。比如，核酸试管要使用，其动作必须包括试管的存储、试管的取放、试管的扫码、试管的开盖、途中棉签的折断或者剪断等，这些步骤目前主要是人工进行操作，比较耗时耗力，对于现有代替人工的机械臂而言，在核酸试管的夹持、试管的开盖、试管的扫码、棉签的剪断大都采用分步进行，这样不仅空间利用率低，而且成本相对而言也较高。这样，研发一款对接棉签核酸采样的多功能核酸试管取放装置就显得非常有必要。

2、当前市场上机械手臂可实现代替人工核酸采样，首先末端执行器完成的功能都过于简单，只是完成了简单的试管夹持功能，而试管的开盖、棉签的剪断、以及试管的夹持是分开的。集成度低、空间利用率低、效率不高，其次采用关节机械臂存在重复定位精度不高、编程和操控必须由厂家通过专业培训才能完成、成本相对较高，亟待改善。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多功能核酸试管取放装置，在控制方面，采用伺服电机驱动传动装置和直角坐标机械臂，能够实现精准的启动和停止，对试管的取放、开盖装置以及棉签剪断装置的位置实行准确控制；对于目标定位不准确方面，借助相机进行位置的标定，加入齿轮齿条和丝杆传动提高准确率；对于开盖装置精度方面，采用丝杆上下运动加旋转电机控制。一方面对于多个装置占用空间问题，采用集成一体化方案提高空间利用率，从夹持、开盖、取样、放入棉签、剪断、关盖，也更加体现了机械臂的自动化和智能化，另一方面直角坐标机械臂的使用降低了制造成本，精度相对关节机械臂有提高，整体空间利用率也有所提升。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种多功能核酸试管取放装置，包括支撑架及其下方的试管架，所述支撑架上经一核酸试管取放装置取放试管架内的核酸试管，所述试管架侧端设有核酸试管扫码装置，该核酸试管扫码装置远离试管架一端上方设有试管开盖装置，试管开盖装置固连在支撑架上，所述试管开盖装置包括以利将核酸试管自核酸试管扫码装置夹取至试管开盖装置的夹持机构、以利拧转核酸试管管盖的开盖机构以及用以切断多余棉签的棉签切断机构，所述试管架内阵列开设有供核酸试管置放的圆柱插槽。

3、进一步的，核酸试管取放装置包括固设在支撑架上的横向丝杆组件，该横向丝杆组件包括水平电机x、水平丝杆x、水平丝杆螺母x，所述水平丝杆螺母x上端固连有纵向丝杆组件，该纵向丝杆组件经水平电机y驱动水平丝杆y转动，并经水平丝杆y上的水平丝杆螺母y固连有垂直丝杆组件，所述垂直丝杆组件包括垂直电机、垂直丝杆及垂直丝杆螺母，所述垂直丝杆螺母底部固连有试管吸盘。

4、进一步的，所述垂直丝杆组件还包括由两垂直燕尾滑轨连接组成的支撑主体，垂直燕尾滑轨顶端均与水平丝杆螺母y连接，垂直丝杆螺母两端分别与垂直燕尾滑轨滑接，所述垂直电机位于垂直燕尾滑轨侧端且其输出端固接有小锥齿轮，并经小锥齿轮啮合有大锥齿轮，该大锥齿轮竖向同轴套设在垂直丝杆外驱动其转动，两垂直燕尾滑轨近顶端之间固设有限制垂直丝杆螺母过度滑动的垂直挡块，所述垂直丝杆螺母上还设置有以利识别核酸试管的试管特征识别摄像机。

5、进一步的，所述试管开盖装置包括试管开盖支架，所述开盖支架自下而上经隔板分隔依次设有夹持机构、棉签切断机构以及开盖机构，所述夹持机构包括夹持电机，所述夹持电机转轴端连接有主动齿轮，所述主动齿轮下端啮合有从动齿条，所述从动齿条与隔板滑动连接且其端部固接有夹钳组件，所述夹钳组件包括有拉杆，所述拉杆另一端经同一铰接点铰接有两撑杆，两撑杆另一端分别与两抓杆铰接，两抓杆对称设置且均呈v型，两抓杆一端均铰接在同一横杆两侧，两抓杆另一端均固连有夹块，所述横杆中部开设有供两撑杆铰接端穿过并限位的限位口。

6、进一步的，所述棉签切断机构与夹持机构除夹块外其余结构均一致，所述棉签切断机构的两抓杆远离铰接一端分别设置有切刀以及配合切刀切断棉签的切刀槽；所述开盖机构包括竖向设置在试管开盖支架上的竖向丝杆，竖向丝杆端部经升降电机驱动，所述竖向丝杆上的竖向丝杆螺母上固连有呈z型的固定杆，所述固定杆另一端固连在旋转电机上，该旋转电机驱动端固连转动架，所述转动架内固连有气缸，所述气缸输出端固连有一竖向设置的夹钳组件，该夹钳组件的拉杆与气缸活塞杆固连，其横杆顶端与转动架底端固连限位。

7、进一步的，所述核酸试管扫码装置包括扫码处机架，所述扫码处机架内滑动连接有试管传送齿条，该试管传送齿条水平设置且下端啮合有试管传送齿轮，所述试管传送齿轮经中心的传动轴c联动有齿轮a，所述齿轮a上啮合有缺齿齿轮，所述缺齿齿轮经中心的传动轴b联动有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮上啮合有主动锥齿轮，主动锥齿轮经试管传动电机驱动旋转,所述主动锥齿轮中心经传动轴e连接有缺齿小齿轮,所述缺齿小齿轮上啮合有联动齿轮,并经联动齿轮同轴联动有同步带, 所述同步带另一侧经传动轴d同轴连接有滑移齿轮组内齿轮，所述滑移齿轮组内齿轮固连在传动轴d中段,所述传动轴d外设有与其同轴向滑动的固定旋转架，该固定旋转架与试管传送齿条固连，固定旋转架内开设有经滑移后与滑移齿轮组内齿轮嵌合联动的齿槽,所述固定旋转架外同轴固连有滑移内外混合齿轮,所述滑移内外混合齿轮上啮合有滑移齿轮组小齿轮,并经滑移齿轮组小齿轮中心的传动轴a及其端部的锥齿轮组联动用以支撑核酸试管的旋转台转动；所述旋转台侧部的扫码处机架上固设有试管二维码扫描摄像机。

8、进一步的，所述旋转架、滑移内外混合齿轮、滑移齿轮组小齿轮、传动轴a、锥齿轮组、旋转台为同一平移系统，均连接在扫码处机架上，所述锥齿轮组包括固接在传动轴a一端端部的旋转模块小锥齿轮，所述旋转模块小锥齿轮上啮合有旋转模块大锥齿轮，并经旋转模块大锥齿轮竖向同轴连接旋转模块齿轮a，所述旋转模块齿轮a与旋转模块齿轮b啮合，该旋转模块齿轮b同轴套设并固定在旋转台上，所述旋转台与扫码处机架转动连接，该传动轴a另一端与扫码处机架转动连接。

9、进一步的，所述同步带包括与联动齿轮同步联动的同步带轮a,同步带轮a上经同步带与另一端的同步带轮b联动,所述传动轴d经由同步带轮b带动旋转。

10、进一步的，所述缺齿齿轮与缺齿小齿轮均为沿齿轮外周连续去除部分齿以间歇联动的齿轮,且缺齿齿轮与缺齿小齿轮错开联动动作。

11、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

12、本实用新型可实现核酸试管的取放、开盖、咽拭子棉签剪断和试管扫码于一体的高度集成化，有效的解决了之前由于取放、开盖和咽拭子棉签剪断、核酸试管扫码分散而导致的空间利用率不足和运行效率低、关节机械臂成本高的问题；

13、本实用新型采用控制精度高的伺服电机驱动，丝杆和齿轮传动，能够实现各运动部件的精准定位；

14、本实用新型可以通过特征识别摄像机核算试管轮廓进行特征识别，实现取放核酸试管精准定位；

15、本实用新型实现了既可以服务人工又可以服务机械臂，省去了试管这边的诸多步骤，只需考虑棉签的采集部分动作，适应范围广。

16、下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。