[发明专利]一种用于高通量核酸样本移液工作站的自锁智能机械抓手

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械高通量核酸检测移液工作站自动化技术领域，具体涉及一种用于高通量核酸样本移液工作站的自锁智能机械抓手。

背景技术

在全球化进程不断加强的背景下各种已知或未知的疾病大规模爆发，为了更加快速、准确、安全地检测病情，高通量核酸检测系统研究具有很大意义。自动化移液工作站实验平台可以大大地优化实验效率，进行一轮完整的实验需要配套多种盛放样本试剂的耗材，为方便扩展实验方案，需要将实验耗材在不同工位间进行转移。在此移液过程中，对实验耗材实施快速、准确的抓取对于确保自动化移液操作的稳定性和结果可靠性都至关重要。

随着各个行业自动化程度不断提高，机械抓手作为一种高科技自动化装置在各个行业各种仪器上都有灵活运用，它能模仿人类的手完成相关操作。由于高通量核酸检测系统的抓取和转移不需要很高的空间自由度，一般采用两指抓手简单完成旋转和转移操作。但是实验耗材大小、形状和材质的刚性不同，给机械抓手对其进行快速稳定的抓取和转移带来一定困难，往往会出现抓力过大、耗材形变、耗材转移过程中滑落等问题，进而导致实验终止或病毒污染等不良结果。

发明内容

发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种可以集成于自动化移液工作站实验平台上，实现不同实验耗材的快速稳定准确抓取，并可以稳定地转移和旋转到不同模块和不同工位，保证实验安全可靠快速进行，还可以扩展实验方法的自适应高通量核酸检测系统移液工作站中多种实验耗材的自锁型智能机械抓手。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于高通量核酸样本移液工作站的自锁智能机械抓手，包括旋转定位控制组件、固定板、抓手开合控制组件和机械手指压力采集控制组件；所述旋转定位控制组件、固定板和抓手开合控制组件从上至下顺次相接，机械手指压力采集控制组件设在抓手开合控制组件上。

工作原理：本发明用于高通量核酸样本移液工作站的自锁智能机械抓手，使用时通过固定板将整个机械抓手安装在高通量核酸检测系统移液工作站三维机械臂上，依靠机械臂三维运动将机械抓手移动到相应工位；通过旋转定位控制组件保证旋转角度的精确性；机械手指压力采集控制组件在保证不增加装置负载的前提下，能够对耗材与机械手指的接触压力准确获取并实时提供给MCU，从而根据实验要求自适应地抓取不同耗材，避免了抓取过程中使用单一抓力造成耗材变形或抓取太松耗材滑落现象，保证实验稳定高效进行。

所述抓手开合控制组件包括抓手遮罩、28步进电机、第一旋转连接轴、齿轮组、正反牙转轴自锁梯形丝杠、转轴丝杠螺母、滑块、导轨和两个抓手组件；所述28步进电机一端与抓手遮罩内壁固定连接，另一端与第一旋转连接轴、齿轮组顺次相接，齿轮组包括相互外啮合的小齿轮和设在小齿轮下方的大齿轮，小齿轮中心套合在第一旋转连接轴端头，大齿轮中心套合正反牙转轴自锁梯形丝杠；正反牙转轴自锁梯形丝杠设在28步进电机下方，两端中心套合梯形丝杠固定装置，并固定在抓手遮罩内壁；正反牙转轴自锁梯形丝杠自中间位置开始向两端为反向螺旋螺纹，并套合两个转轴丝杠螺母同步反向运动；每个转轴丝杠螺母上均设有滑块，正反牙转轴自锁梯形丝杠长度方向两侧的抓手遮罩底板上分别设有带有导槽的导轨，两个导轨分别与抓手遮罩前后侧板固连，两个滑块分别与两个导轨相接，每个滑块下方的抓手遮罩底板上均设有长方形通孔，两个滑块均穿过长方形通孔各与一个抓手组件相接；28步进电机传动杆带动第一旋转连接轴转动，第一旋转连接轴带动齿轮组旋转，齿轮组带动正反牙转轴自锁梯形丝杠旋转，套合的转轴丝杠螺母随着反向螺纹相对同步移动从而带动抓手组件的开合运动，正反牙转轴自锁梯形丝杠具有自锁功能，保证在抓手开合操作停止以后整个手指的锁定，从而避免了抓取转移过程中由于负载过大，耗材滑落的现象，能保证实验的安全稳定进行。

上述28步进电机为28混合式步进电机。

优选，所述正反牙转轴自锁梯形丝杠选型满足自锁条件，螺纹升角小于静摩擦角。

其中一个滑块上设有限位划片，与限位划片位置对应的抓手遮罩一侧内壁设有限位传感器，限位划片设有能触发限位传感器的长条形凸块；能在抓手开合控制组件开合运动中当限位划片的长条形凸块成功触发限位传感器时，28步进电机停止转动从而确定手指开合运动的最大行程。