一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置的制作方法

1.本发明涉及生物样本存储技术领域，特别是涉及一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置。


背景技术：

2.当前载杆主要是以多个并无排列顺序的状态存放在某个容器内，载杆尺寸较小，自动取件时只能通过夹爪进行夹取，夹爪可以通过xzr轴机构进行，r轴为与z轴同轴的转动方向，由于载杆的尺寸较小，且密度较大，夹爪需要以一定角度进入载杆之间才可以对载杆进行夹取，在夹爪角度调整好后，通过xzr轴机构将夹爪移动到待夹取的载杆上方，但夹爪在r轴的摆动下，其夹持角度会发生变化，会出现无法进入载杆之间的情况，无法进行载杆的夹取。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提供一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置，在夹爪移动时可以保持夹爪的角度，保证载杆夹取的顺利进行。
4.一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置，包括：
5.驱动轴；
6.摆杆，所述摆杆的一端与所述驱动轴连接，所述摆杆用于沿所述驱动轴转动；
7.夹爪组件，连接于所述摆杆，用于以预设夹持角度夹取目标载杆，所述夹爪组件以预设夹持角度随摆杆绕所述驱动轴转动时；
8.角度补偿组件，设于所述摆杆与所述夹爪组件之间，其中所述角度补偿组件与所述摆杆联动，以使得所述角度补偿组件与所述摆杆同步作用于夹爪组件，其中所述角度补偿组件用于提供使所述夹爪组件以摆杆摆动方向相反的方向转动的驱动力。
9.上述载杆夹取装置，在夹爪组件移动到目标载杆上方时，因为摆杆摆动造成的偏移，夹爪组件不处于预设夹持角度，难以进行载杆夹取。角度补偿组件可以带动夹爪组件转动，补偿夹爪组件的偏移角度，使夹爪组件始终保持预设夹持角度位置，在夹爪组件移动到目标摆杆上方时，可以以预设夹持角度对载杆进行夹持，保证载杆夹取的正常进行。
10.在其中一个实施例中，所述摆杆具有轴心端和摆动端，所述摆杆的轴心端与所述驱动轴连接，所述角度补偿组件包括：
11.第一轮体，设在所述轴心端，所述驱动轴转动时，所述第一轮体静止；
12.第二轮体，与所述夹爪组件同轴设置并连接，用于带动所述夹爪组件转动；
13.同步带，与所述第一轮体和所述第二轮体连接；
14.所述同步带与所述摆杆同步摆动时，摆动的同步带带动所述第二轮体转动，所述第二轮体的转动方向与所述摆杆摆动方向相反，且所述第二轮体的转动角度与所述摆杆的摆动角度相同。
15.在其中一个实施例中，述载杆夹取装置还包括：架体，所述驱动轴设在所述架体
上，所述角度补偿组件还包括：固定组件，所述固定组件与所述第一轮体连接，所述驱动轴相对于所述架体转动时，所述固定组件和所述第一轮体与所述架体相对固定。
16.在其中一个实施例中，所述固定组件包括：固定轴、导向轴和连接板，所述固定轴穿设于所述驱动轴，所述导向轴的轴线与所述驱动轴平行，所述导向轴与所述固定轴之间通过连接板连接。
17.在其中一个实施例中，所述摆杆在轴心端安装第一轴承，所述第一轮体与所述第一轴承配合，所述摆杆摆动时，带动所述第一轴承相对于所述第一轮体转动。
18.在其中一个实施例中，所述第一轮体、和所述第二轮体和所述同步带均设在所述摆杆内，所述夹爪组件穿设所述摆杆的摆动端，所述夹爪组件位于所述摆杆内的部分与所述第二轮体连接。
19.在其中一个实施例中，所述夹爪组件包括：电动模块、夹爪、连接在电动模块与所述夹爪之间的连接块，所述电动模块用于驱动所述夹爪张开或闭合；所述电动模块穿穿设所述摆杆并与所述第二轮体连接，所述夹爪和所述连接块位于所述摆杆下方。
20.在其中一个实施例中，所述摆杆上设置有电机罩，所述电动模块有部分位于所述电机罩中，所述电机罩内设有加热模块。
21.一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置，包括：
22.驱动轴；
23.摆杆，所述摆杆的一端与所述驱动轴连接，所述摆杆用于沿所述驱动轴转动；
24.夹爪组件，连接于所述摆杆，用于以预设夹持角度夹取目标载杆，所述夹爪组件以预设夹持角度随摆杆绕所述驱动轴转动；
25.角度补偿组件，包括与所述夹爪组件连接的角度补偿电机；
26.上位机和驱动电机，所述驱动电机与所述驱动轴连接，所述角度补偿电机和所述驱动电机均与所述上位机电连接，所述上位机根据所述驱动电机的工作状态控制所述角度补偿电机转动。
27.在其中一个实施例中，所述摆杆转动时，所述角度补偿电机的转动方向与所述驱动电机转动方向相反，且转动角度相同；或所述角度补偿电机的转动方向与所述驱动电机的转动方向相同，且角度补偿电机的转动角度与所述驱动电机的转动角度和为360
°
。
附图说明
28.图1为一实施例中载杆夹取装置的结构示意图；
29.图2为一实施例中载杆夹取装置的内部结构图；
30.图3为一实施例中摆杆处于初始位置时，角度补偿组件的位置示意图；
31.图4为一实施例中摆杆摆动后，角度不装组件的位置示意图；
32.图5为一实施例中夹爪和摆杆的结构示意图。
33.其中：100、架体；200、驱动轴；210、固定轴；300、摆杆；310、轴心端；311、第一轴承；320、摆动端；321、第二轴承；400、角度补偿组件；410、第一轮体；420、第二轮体；430、同步带；500、夹爪组件；510、电动模块；520、夹爪；530、连接块；600、导向轴；610、连接板；700、电机罩。
具体实施方式
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
40.参阅图1和图2，图1和图2示出了本发明一实施例中夹爪角度稳定的载杆夹取装置，可以对排列密度较高的载杆进行夹取。具有xzr轴机构，其中r轴方向为绕z轴转动的方向，r轴为驱动轴200，载杆夹取装置还包括：连接在驱动轴200上的摆杆300，设在摆杆300上的夹爪组件500，xzr轴机构驱动夹爪组件500移动目标载杆上方，再将夹爪组件500下移，将目标载杆夹取。
41.其中摆杆300为直线型杆，摆杆300具有轴心端310和摆动端320，其中轴心端310和摆动端320分别位于摆杆300的两侧，摆杆300的轴心端310与驱动轴200连接，摆动端320用于沿轴心端310转动。夹爪组件500设在摆动端320，在驱动轴200转动时，摆杆300整体发生摆动，带动夹爪组件500发生移动。夹爪组件500用于以预设夹持角度夹取目标载杆，在进行夹取前，摆杆300处于初始位置，夹爪组件500处于预设夹持角度。在进行夹爪520位置调整
时，驱动轴200带动摆杆300进行摆动，夹爪组件500以预设夹持角度随摆杆300进行摆动时，摆动的夹爪组件500会相对于预设夹持角度产生偏移角度，具体地，偏移角度为摆杆300摆动的角度。在夹爪组件500移动到目标载杆上方时，因为摆杆300摆动造成的偏移，夹爪组件500不处于预设夹持角度，难以进行载杆夹取。
42.本实施例中的载杆夹取装置还包括：角度补偿组件，角度补偿组件设在摆杆300上或摆杆300内，角度补偿组件与夹爪组件500同轴设置并与夹爪组件500连接，角度补偿组件与摆杆联动，可以带动夹爪组件500转动，使得角度补偿组件与摆杆同步作用于夹爪组件，其中角度补偿组件提供给夹爪组件500以摆杆300摆动方向相反的方向转动的驱动力；补偿夹爪组件500的偏移角度，使夹爪组件500始终保持预设夹持角度位置，在夹爪组件500移动到目标摆杆300上方时，可以以预设夹持角度对载杆进行夹持，保证载杆夹取的正常进行。
43.本实施例中，角度补偿组件包括：第一轮体410、第二轮体420和与第一轮体410和第二轮体420连接的同步带430，第一轮体410设在轴心端310，第二轮体420设在摆动端320处，且第二轮体420与夹爪组件500同轴设置并与夹爪组件500连接，第二轮体420用于带动夹爪组件500移动，第一轮体410相对与自身的轴心固定，不会发生转动，第二轮体420可以沿自身的轴心进行自转。同步带430同步绕卷于第一轮体410和第二轮体420，同步带430的设置方向与摆杆300平行。本实施例中，同步带430的内周为齿状或同步带430为链条，作为优选的本实施例中的同步带430内周为齿状，第一轮体410和第二轮体420可以为与同步带430内周啮合的齿轮，同步带430与第一轮体410和第二轮体420之间通过齿啮合，无需通过润滑油或润滑脂进行润滑，避免了润滑油或润滑脂在深低温环境下使用容易凝结的问题。
44.驱动轴200转动时，带动摆杆300以及位于摆动端320的夹爪组件500摆动，同步带430的设置方向始终与摆杆300平行。结合图3和图4，驱动轴200转动时，第一轮体410静止，不会发生转动；第二轮体420和同步带430随摆杆300摆动，同步带430在在摆动过程中，会切换与第一轮体410及第二轮体420啮合的齿，第一轮体410固定，而第二轮体420会与同步带430发生相对转动，同步带430相对于第一轮体410切换的啮合齿数与第二轮体420相同。同步带430和第一轮体410之间的角度，即为摆杆300摆动的角度，同步带430和第一轮体410切换的齿数为：在第一轮体410的半径下切换摆动角度的尺寸。第二轮体420的尺寸与第一轮体410相同，同步带430相对于第二轮体420切换的齿数与第一轮体410相同，故第二轮体420转动的角度与摆动角度相同，且方向与摆动角度相反。在摆杆300摆动时，夹爪组件500会随摆杆300的摆动，沿摆动方向产生偏移角度，偏移角度等于摆动角度，偏移方向为摆动方向；同时摆杆300摆动时，第二轮体420会带动夹爪组件500进行转动，补偿偏移角度，补偿的转动方向与摆动方向相反，且补偿角度与摆动角度相同，显而易见地，偏移角度会被角度补偿组件进行补偿，夹爪组件500会始终处于初始位置，即预设夹持角度，在夹爪组件500达到载杆上方时，仍然可以保持预设夹持角度，保证载杆的顺利夹取。
45.如图1和图2所示，载杆夹取装置还包括架体100，架体100上设置有驱动电机(图中未示出)，驱动轴200设在驱动电机上。角度补偿组件还包括：固定组件，固定组件与第一轮体410连接，将第一轮体410固定，在驱动轴200相对于架体100转动时，固定组件与第一轮体410和架体100相对固定，不会发生转动。第一轮体410固定设置可以避免与驱动轴200同步转动，造成第一轮体410和第二轮体420随驱动轴200同步转动的情况发生。固定组件包括：固定轴210、导向轴600和连接板610，固定轴210穿设于驱动轴200，第一轮体410和驱动轴
200同轴设置，固定轴210的底部与第一轮体410固定连接，导向轴600的轴线与驱动轴200平行设置，导向轴600用于稳定固定轴210的位置和轴线，导向轴600和固定轴210之间通过连接板610连接，连接板610上开设有两个固定孔，导向轴600和固定轴210上可以开设环槽，连接板610通过固定孔套设环槽，使导向会走和固定轴210相对固定，连接板610和固定轴210也可以通过其他方式固定，如粘结等方式，本实施方式中不做具体限定，只需实现固定轴210与导向轴600之间的固定连接即可，固定组件的设置使得第一轮体410在驱动轴200转动时也可以静止。
46.驱动轴200转动时，第一轮体410静止，即摆杆300摆动时，摆杆300与第一轮体410相对转动，第一轮体410上承受同步带430和第二轮体420的转动力，为了保持第一轮体410的轴心稳定，摆杆300在轴心端310上安装第一轴承311，第一轮体410与第一轴承311配合，摆杆300转动时，第一轴承311与第一轮体410相对转动。第一轴承311的设置可以稳定第一轮体410的轴心位置，避免第一轮体410因受力较大而发生偏移，影响固定轴210和驱动轴200的轴心位置。第一轴承311为氧化锆轴承，氧化锆轴承具有低热膨胀系数，在低温下不易变形，同时具有极高的强度和耐磨性，可以长时间稳定使用，在低温环境下，不易使用润滑油或润滑脂，氧化锆轴承的耐磨性可以解决无润滑的问题。
47.值得注意的是，角度补偿组件、第一轴承311可以设在摆杆300内部或摆杆300的表面，作为优选的，本申请中的角度补偿组件和第一轴承311均设置摆杆300内，可以保护角度补偿组件和第一轴承311，同时摆杆300整体占用的空间。摆杆300中空设置，第一轴承311固定在摆杆300轴心端310内部的底板上，固定轴210穿过摆杆300的顶板与第一轴承311内的第一轮体410连接。摆杆300内在摆动端320设置第二轴承321，第二轮体420设在第二轴承321上，连接在第一轮体410和第二轮体420之间的同步带430位于摆杆300内。夹爪组件500进入摆杆300内与第二轮体420连接，本实施例中，夹爪组件500穿设摆杆300的摆动端320，夹爪组件500位于摆杆300内的部分与第二轮体420连接。第二轮体420在转动时可以带动夹爪组件500整体运动，在摆杆300摆动时，对夹爪组件500进行补偿，使夹爪组件500始终位于预设夹持角度。
48.进一步地，夹爪组件500包括：电动模块510、夹爪520、连接在电动模块510和夹爪520之间的连接块530。电动模块510通过连接块530与夹爪520连接，用于控制夹爪520抓取载杆，如图5所示，在一个实施例中，夹爪520具有三个爪体，夹爪520处于不同角度时，三个爪体的位置均不同，因此夹爪520在需保持在预设夹持角度，才可以进入载杆之间的间隙顺利完成夹取。夹爪520和连接块530设在摆杆300下方，电动模块510设在摆杆300上，可以驱动夹爪520张开或闭合，完成载杆的夹取或释放。夹爪520可以设置的足够长，使加摆杆300的高度较高，远离载杆存储环境的低温区，在没有外界扰流的情况下，冷气会自然下沉，低温通过空气对流向电机处传导效率极低，因此只要夹爪520足够长，电动模块510所处温度就会接近室温。如图2所示，电动模块510穿过摆杆300并有部分位于摆杆300上方，电动模块510位于摆杆300内的部分与第二轮体420连接。摆杆300上端还设有电机罩700，电机罩700与摆杆300上部分形成一密封空间，电动模块510有部分位于电机罩700中，电机罩700内设有加热模块，加热模块加热在电机罩700内形成适宜电动模块510工作的环境，避免因低温造成电动模块510的寿命损伤。
49.本实施例中的载杆夹取装置，通过角度补偿组件通过第二轮体420与夹爪组件500
连接，在摆杆300摆动一定角度时，通过同步带430带动第二轮体420反向转动相同角度，使得处于预设夹持角度的夹爪组件500由于摆杆300摆动发生偏移时，第二轮体420会给予夹爪组件500补偿转动，使夹爪组件500始终位于预设夹持角度，保证载杆夹取的顺利进行。
50.本发明的第二实施例公开了一种夹爪角度稳定的载杆夹取装置，大体与第一实施方式相同，主要区别在于，本实施例中的角度补偿组件为：与夹爪组件500连接的角度补偿电机。载杆夹取装置还包括上位机和驱动电机，驱动电机与驱动轴200连接，上位机与驱动电机和角度补偿电机均电连接，上位机根据驱动电机的工作状态控制角度补偿电机转动。具体地，上位机可以准确地控制驱动电机的转数，达到控制摆杆300摆动的角度，使夹爪520到达指定位置。因此上位机可以记录摆杆300摆动的角度，即夹爪组件500相对于预设夹持角度的偏移角度，再通过控制去角度补偿电机来直接对偏移角度进行补偿，使夹爪组件500回到预设夹持角度，可以对载体进行顺利夹取。
51.在进行角度补偿时，可以采用多种方式，如：角度补偿电机的方向与驱动电机转动方向相反，且转动角度相同，可以使夹爪组件500回到预设夹持角度，如摆杆300顺时针摆动了30
°
，角度补偿电机驱动夹爪组件500逆时针转动30
°
，或角度补偿电机可以逆时针转动390
°
等，均可以使夹爪组件500回到预设夹持角度。或角度补偿电机的转动方向与驱动电机的转动方向相反，且角度补偿电机的转动角度与所述驱动电机的转动角度和为360
°
。如摆杆300顺时针摆动了30
°
，角度补偿电机驱动夹爪组件500顺时针转动330
°
，相对于夹爪组件500沿一个方向转动了360
°
，回到了预设夹持角度，上述方式均可以实现角度补偿。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。