试管架移动系统及智能实验室的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及试管架移动系统及智能实验室。

背景技术：

医院或者化学实验室内，试管是一种重要的实验器材，用于存储或者作为血液、分泌物、药剂等的混合器、化学反应发生器等。医生、科学家、工程师每天有大量的时间花费在移动试管上，尤其是存在批量搬运、批量操作试管的情形，更是加重了工作负担。

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

随着机器人技术的持续发展进步，机器人已经逐渐开始在各行各业开始代替人类进行工作。现有技术中，在医院或者化学实验室内，当采用机器人代替人搬运试管架时，需要设计专用的试管架、机器人、和夹具，功能单一，其机器人和夹具难以用于操作实验室内的其它器械，对于需要使用一个机器人在实验室内完全替代人进行所有操作时，现有的试管搬运机器人无法胜任。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了试管架移动系统及智能实验室。

具体地，其技术方案如下：

一种试管架移动系统，包括：

中转夹，所述中转夹上设置有第二定位组件，所述第二定位组件被配置为与试管架上的第一定位组件相配合时，所述中转夹能够夹持并移动所述试管架；

机器人，所述机器人上设置有机械手，所述机械手被配置为能够夹持并移动所述中转夹。

在一些优选的实施方式中，所述试管架包括试管放置板组件和试管架基座，所述试管放置板组件固定连接所述试管架基座，所述第一定位组件位于所述试管架基座上。

在一些优选的实施方式中，所述试管架基座包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板支撑在所述试管放置板组件的两个不同的侧面；

所述第一定位组件包括设置在所述第一支撑板上的第一卡槽和设置在所述第二支撑板上的第二卡槽，所述第一卡槽和所述第二卡槽被配置为与所述第二定位组件配合时，所述第一卡槽和所述第二卡槽受到来自所述第二定位组件的一对相反方向的作用力。

在一些优选的实施方式中，所述中转夹包括横梁、第一活动块、第二活动块，所述第一活动块和所述第二活动块分别设置在所述横梁的两端且分别与所述横梁铰接，所述第一活动块上设置有与所述第一卡槽匹配的第一夹持爪，所述第二活动块上设置有与所述第二卡槽匹配的第二夹持爪。

在一些优选的实施方式中，所述中转夹包括还包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的一端连接在所述横梁的下方，所述第一弹簧的另一端连接所述第一活动块面向所述第二活动块的一侧，所述第二弹簧的一端连接在所述横梁的下方，所述第二弹簧的另一端连接所述第二活动块面向所述第一活动块的一侧。

在一些优选的实施方式中，所述机械手包括机械手基座、直线驱动机构和夹持组件，所述机械手基座设置在所述机器人的手臂前端，所述直线驱动机构设置在所述机械手基座内，所述直线驱动机构的输出端设置有用于安装并驱动所述夹持组件中各夹持块沿直线移动的滑块组件；

所述夹持组件中各夹持块的形状相匹配，用于所述夹持块之间相互合拢时所述夹持块之间能够形成夹持所述中转夹的夹持空间。

在一些优选的实施方式中，所述横梁的上方设置有供所述机械手夹持的吊板；

和/或，所述第一卡槽和所述第二卡槽的深度沿从下往上的方向逐渐增大。

在一些优选的实施方式中，所述第一夹持爪与所述第一卡槽之间设置有相互配合的导向斜面；

所述第二夹持爪与所述第二卡槽之间设置有相互配合的导向斜面。

在一些优选的实施方式中，所述试管放置板组件包括沿竖直方向间隔设置的第一试管放置板和第二试管架放置板，所述第一试管放置板和所述第二试管架放置板各设置有多个用于放置试管的试管放置孔。

一种智能实验室，包括工作台和前述任一技术方案所述的试管架移动系统，所述试管架移动系统被配置为能够在所述工作台上的不同工位之间移动所述试管架。

本实用新型至少具有以下有益效果：

根据本实用新型提供的试管架移动系统及智能实验室，试管架基座上设置有第一定位组件，中转夹上设置有与第一定位组件匹配的第二定位组件，第二定位组件被配置为与第一定位组件相配合时，中转夹能够夹持并移动所述试管架；机器人上设置有机械手，机械手被配置为能够夹持并移动中转夹。本实用新型中，机器人可以先利用其自身携带的机械手夹持中转夹，而中转夹则用于夹持试管架，使得试管架移动系统及智能实验室内不需要专门设计搬运试管架的机器人，便于在智能实验室内用一个机器人代替人进行所有操作。

进一步地，本实用新型中试管架和中转夹的结构设计中，二者的配合结构简单可靠，能够节省成本、提高效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例中智能实验室的斜视图；

图2是本实用新型实施例中试管架的斜视图；

图3是本实用新型实施例中试管架的剖视图；

图4是本实用新型实施例中中转夹的斜视图；

图5是本实用新型实施例中中转夹的爆炸图；

图6是本实用新型实施例中试管架与中转夹的组合体的斜视图；

图7是本实用新型实施例中机械手的斜视图；

图8是本实用新型实施例中机械手的爆炸图。

主要元件符号说明：

100-机器人；1000-机械手；1100-基座；1110-基壳；1120-背板；1130-侧板；1200-直线驱动机构；1310-第一滑块；1320-第二滑块；1410-第一夹持块；1420-第二夹持块；1510-第一夹持空间；1520-第二夹持空间；1530-第三夹持空间；1610-第一固定块；1620-第二固定块；1700-相机；1800-贯通槽；1900-立柱；200-试管架；210-试管架基座；211-第一支撑板；212-第二支撑板；213-底板；2111-第一卡槽；2121-第二卡槽；220-试管放置板组件；221-第一试管放置板；2211-第一试管放置孔；222-第二试管架放置板；2221-第二试管放置孔；230-第一开口；300-中转夹；310-横梁；321-第一活动块；322-第二活动块；331-第一弹簧；332-第二弹簧；341-第一夹持爪；342-第二夹持爪；350-吊板；360-第二开口；400-工作台；500-定位架。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本实用新型的各种实施例。本实用新型可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本实用新型的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本实用新型理解为涵盖落入本实用新型的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本实用新型的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本实用新型的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本实用新型的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本实用新型中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，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者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。

在本实用新型的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本实用新型的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种智能实验室，该智能实验室使用机器人100代替人进行工作，具体地，该包括智能实验室包括工作台400和试管架移动系统，试管架移动系统被配置为能够在工作台400上的不同工位之间移动试管架200。优选地，工作台400上设置有定位架500，用于定位试管架200。

具体地，试管架移动系统，包括中转夹300和机器人100。其中，试管架200包括试管放置板组件220和试管架基座210，试管架基座210上设置有第一定位组件。中转夹300上设置有与第一定位组件匹配的第二定位组件，第二定位组件被配置为与第一定位组件相配合时，中转夹300能够夹持并移动试管架200。机器人100上设置有机械手，机械手被配置为能够夹持并移动中转夹300。

作为一种优选的试管架200，如图2和图3所示，试管架基座210包括第一支撑板211和第二支撑板212，第一支撑板211和第二支撑板212支撑在试管放置板组件220的两个不同的侧面。第一定位组件包括设置在第一支撑板211上的第一卡槽2111和设置在第二支撑板212上的第二卡槽2121，第一卡槽2111和第二卡槽2121被配置为与第二定位组件配合时，第一卡槽2111和第二卡槽2121受到来自第二定位组件的一对相反方向的作用力。

优选地，试管架基座210还包括底板213，底板213的两端分别连接第一支撑板211和第二支撑板212。优选地，底板213、第一支撑板211和第二支撑板212上都设置有若干个贯穿板面两侧的第一开口230。由于底板213、第一支撑板211和第二支撑板212上都设置有若干个贯穿板面两侧的第一开口230，不但节省了材料成本，而且降低了试管架200的重量，使得机器人100在搬运试管架200时做功降低，降低了功耗。

如图2和图3所示，试管放置板组件220包括沿竖直方向间隔设置的第一试管放置板221和第二试管架放置板222，第一试管放置板221和第二试管架放置板222各设置有多个用于放置试管的试管放置孔。

优选地，第一试管放置板221和第二试管架放置板222都是方板形结构，二者对齐设置。第一支撑板211和第二支撑板212支撑在第一试管放置板221和第二试管架放置板222的前后两侧或者左右两侧。进一步优选，第一支撑板211和第二支撑板212平行设置，第一卡槽2111和第二卡槽2121高度相同，且对齐设置。

优选地，第一试管放置板221设置在第二试管架放置板222的上方，第一试管放置板221上阵列有多个第一试管放置孔2211，第二试管放置板222上阵列有多个第二试管放置孔2221，第二试管放置孔2221的数量与第一试管放置孔2211的数量相同且一一对应。优选地，第二试管放置孔2221的孔径小于第一试管放置孔2211的孔径，或者第二试管放置孔2221为盲孔而第一试管放置孔2211为通孔。

作为一种优选的卡槽，第一卡槽2111和第二卡槽2121的深度沿从下往上的方向逐渐增大。如图3所示，第一卡槽2111和第二卡槽2121的入口面为导向斜面，利于夹持装置深入第一卡槽2111和第二卡槽2121，第一卡槽2111和第二卡槽2121的顶部为与水平面平行的平面或者相对于水平面向下倾斜的平面，利于夹持装置在竖直方向上固定住试管架200。

作为一种优选的中转夹300，如图4、图5和图6所示，中转夹300包括横梁310、第一活动块321、第二活动块322。其中，第一活动块321和第二活动块322分别设置在横梁310的两端且分别与横梁310铰接，第一活动块321上设置有与第一卡槽2111匹配的第一夹持爪341，第二活动块322上设置有与第二卡槽2121匹配的第二夹持爪342。

当需要搬运试管架200时，机器人100上的机械手夹持并移动中转夹300至试管架200所在的位置，第一活动块321和第二活动块322分别从第一支撑板211和第二支撑板212的外侧围住试管架200，在机器人100自身携带的定位系统的辅助下，第一夹持爪341卡入第一卡槽2111，第二夹持爪342卡入第二卡槽2121。由此，可以通过在智能实验室内用机器人100搬运试管架200。

优选地，第一夹持爪341上也设置有导向斜面，与第一卡槽2111上的导向斜面向配合。

优选地，第二夹持爪342上也设置有导向斜面，与第二卡槽2121上的导向斜面向配合。

优选地，中转夹300包括还包括第一弹簧331和第二弹簧332，第一弹簧331的一端连接在横梁310的下方，第一弹簧331的另一端连接第一活动块321面向第二活动块322的一侧，第二弹簧332的一端连接在横梁310的下方，第二弹簧332的另一端连接第二活动块322面向第一活动块321的一侧。由于设置有第一弹簧331和第二弹簧332，第一弹簧331和第二弹簧332能够提供使第一夹持爪341被紧密卡入第一卡槽2111、第二夹持爪342被紧密卡入第二卡槽2121的弹力，防止搬运试管架200过程中夹持爪与卡槽之间发生松动。

优选地，在第一弹簧331和第二弹簧332的作用下，第一活动块321和第二活动块322被预先设置为与横梁310垂直。由此，当横梁310水平放置时，第一活动块321和第二活动块322均相对于横梁310竖直向下设置。

优选地，横梁310的上方设置有供机械手夹持的吊板350。吊板350优选为块状结构，吊板350的下端连接横梁310，吊板350上方两侧的表面设置有定位槽，供机械手夹持。

优选地，横梁310、第一活动块321和第二活动块322上都设置有若干个贯穿板面两侧的第二开口360。由于横梁310、第一活动块321和第二活动块322上都设置有若干个贯穿板面两侧的第二开口360，不但节省了材料成本，而且降低了中转架的重量，使得机器人100在搬运试管架200时做功降低，降低了功耗。

优选地，具体地，请参阅图7和图8，机械手1000包括机械手基座1100、直线驱动机构1200和夹持组件，直线驱动机构1200设置在机械手基座1100内，直线驱动机构1200的输出端设置有用于安装并驱动夹持组件中各夹持块沿直线移动的滑块组件。

其中，作为一种优选的机械手基座1100，其包括基壳1110、背板1120和侧板1130。基壳1110的主体为U型结构，当直线驱动机构1200设置在机械手基座1100内时，基壳1110能够覆盖直线驱动机构1200上、左、下三侧的表面。背板1120设置在基壳1110的背部，侧板1130设置在基壳1110开口一侧的侧面，基壳1110的正面设置有开口，用于供直线驱动机构1200的输出端伸出。

在本实施例中，直线驱动机构1200用于提供夹持组件中各夹持块沿直线移动的动力。作为一种优选的直线驱动机构1200，直线驱动机构1200包括电缸，电缸的主要结构包括驱动电机、传动机构、直线导轨和滑块组件。其中，驱动电机优选为伺服电机或步进电机，由于采用伺服电机或步进电机作为电缸的驱动电机，能够精确控制驱动电机的输出量，例如电机输出轴的转动角度，进而精确控制滑块的位移。其中，传动机构优选为丝杠或者齿带，它们的输入端与驱动电机输出轴上的齿轮啮合，它们的输出端输出直线运动。滑块组件中的滑块与传动机构的输出端连接，因而能够沿直线移动。滑块组件中的滑块设置在直线导轨上，使得滑块在直线导轨的限制下只能沿直线方向移动。

在本实施例中，夹持组件中各夹持块的形状相匹配，用于夹持块之间相互合拢时夹持块之间能够形成夹持待夹持件的夹持空间。

作为一种优选的夹持组件和滑块组件，夹持组件包括第一夹持块1410和第二夹持块1420，滑块组件包括第一滑块1310和第二滑块1320。其中，第一夹持块1410固定在第一滑块1310上，第二夹持块1420固定在第二滑块1320上，第一夹持块1410和第二夹持块1420的形状相匹配，用于第一夹持块1410和第二夹持块1420相互合拢时二者之间能够形成夹持空间。

优选地，第一夹持块1410上一体的设置有第一固定块1610，第一固定块1610与第一滑块1310之间由螺栓等紧固件固定连接。第二夹持块1420上一体的设置有第二固定块1620，第二固定块1620与第二滑块1320之间由螺栓等紧固件固定连接。

进一步优选，夹持空间的数量为多个，多个夹持空间沿从夹持组件远离滑块组件的一端向接近滑块组件的一端分别设置。

进一步优选，相邻的夹持空间之间相互连通。

进一步优选，夹持空间包括第一夹持空间1510、第二夹持空间1520和第三夹持空间1530。

其中，第一夹持空间1510由第一夹持块1410和第二夹持块1420的远离滑块组件的一端形成，在第一夹持空间1510内，第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面为一对相互平行的平面。

进一步优选，第一夹持块1410和第二夹持块1420远离滑块组件的一端均具有一个凸起，第一夹持空间1510由凸起之间相对的平面形成。通过在第一夹持块1410和第二夹持块1420远离滑块组件的一端设置凸起，不仅能起到形成第一夹持空间1510的作用，还能够利用凸起模拟人的手指执行按压、拨动、扭动等动作。

其中，第三夹持空间1530由第一夹持块1410和第二夹持块1420的接近滑块组件的一端形成，在第三夹持空间1530内，第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面为一对相互平行的平面。

进一步优选，在第三夹持空间1530内，第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面之间的间距大于第一夹持空间1510内第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面之间的间距。由此，可以利用第一夹持块1410和第二夹持块1420的根部夹持需要较大的夹持力的待夹持件。

需要说明的是，在本实施例中，在第一夹持空间1510内和第三夹持空间1530内，第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面之间的间距是指，第一夹持块1410与待夹持件的接触面到第二夹持块1420与待夹持件的接触面的距离。

其中，第二夹持空间1520位于第一夹持空间1510和第三夹持空间1530之间且分别连通第一夹持空间1510和第三夹持空间1530，在第二夹持空间1520内，第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面包括一对间距沿从第一夹持空间1510到第三夹持空间1530方向逐渐增大的斜面、一对相互平行的平面和一对弧面。

需要说明的是，在本实施例中，在第二夹持空间1520内，第一夹持块1410上的斜面与第二夹持块1420上的斜面、相互平行的平面、弧面都是成对设置，当第一夹持块1410上的斜面与待夹持件接触时，第二夹持件上的斜面也与待夹持件接触，相互平行的平面、弧面也是采用同样的配对原理，本实施例中不再进一步叙述。

在本实施例中，由于第二夹持空间1520第一夹持块1410和第二夹持块1420与待夹持件的配合面既包括一对间距沿从第一夹持空间1510到第三夹持空间1530方向逐渐增大的斜面，又包括一对相互平行的平面和一对弧面，因而第二夹持空间1520能够用于夹持具有多种外形的待夹持件，圆形或者方形的，规则的或不规则的。与现有技术中设置多套夹具或者将第一机械手1000设计成仿手指形状相比，极大的简化了结构，且易于定位，控制程序简单，使用寿命长。

进一步优选，第一夹持块1410和第二夹持块1420上都设置有贯通槽1800，贯通槽1800贯穿第一夹持块1410和第二夹持块1420，能够用于穿设缆线、柱类的物体。

进一步优选，第一夹持块1410和第二夹持块1420的外表面都设置有立柱1900，立柱1900由第一夹持块1410和第二夹持块1420的一侧外表面垂直伸出，能够用于执行定位、悬挂、按压等动作。

进一步优选，第一夹持块1410和第二夹持块1420的主体为平板结构，第一夹持块1410和第二夹持块1420上各设置有两个以上的立柱1900。当第一夹持块1410和第二夹持块1420合拢时，各立柱1900围成方形、圆形等形状，由此，可以利用第一夹持块1410和第二夹持块1420的板面模仿人的手掌承载托盘、桶装物，而立柱1900则位于被承载物的外围进行限位。

优选地，第一机械手1000还包括前端相机1700，用于采集夹持组件前方的图像。其中，前端相机1700位于机械手基座1100内，前端相机1700的镜头伸出机械手基座1100。进一步优选，前端相机1700的镜头从直线导轨的上方伸出，且镜头的朝向与第一夹持块1410、第二夹持块1420的朝向相同。由于第一机械手1000上设置有能够采集夹持组件前方的图像。当第一机械手1000被安装在机器人的手臂上时，前端相机1700采集第一机械手1000前方的精确图像供机器人对第一机械手1000进行精确定位。

优选地，前端相机1700的数量为多个，用于获取夹持组件前方空间的立体图像。通过采用多个前端相机1700，能够像人眼一样进行双目甚至多目摄像，获得立体图像，便于机器人在三维空间内准确操控第一机械手1000。

当机械手1000夹持并移动中转夹300时，第一夹持块1410和第二夹持块1420分别接触吊板350上方两侧的定位槽并夹紧。

本实施例中，机器人100可以先利用其自身携带的机械手1000夹持中转夹300，而中转夹300则用于夹持试管架200，使得试管架移动系统及智能实验室内不需要专门设计搬运试管架200的机器人100，便于在智能实验室内用一个机器人100代替人进行所有操作。

进一步地，本实施例中试管架200和中转夹300的夹持结构简单可靠，能够节省成本、提高效率。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。