干细胞入料仓控制系统及控制方法与流程

本发明涉及干细胞培养领域，更具体地说是一种干细胞入料仓控制系统及控制方法。

背景技术：

干细胞培养主要在二氧化碳培养箱内完成。种子细胞种入培养瓶，然后加入培养基，充分混匀平铺到培养瓶的内侧表面，然后把培养瓶放入培养箱。

一代细胞培养周期大概为三天，中途每隔4小时要取出来，放在显微镜下观察细胞的生长状态；待新一代细胞培养完成后，需要从培养箱中把培养瓶取出，进行后续的细胞剥离收集等工序。目前细胞的培养主要靠人手工操作完成，人工操作会带了二个问题：

1、人本身是一种污染源，从培养箱取放瓶或拿到显微镜下观察，频繁与培养瓶接触，会带来交叉污染；

2、每个250l的二氧化碳培养箱可以同时培养120瓶t175的培养瓶，规模化培养，培养箱取放培养瓶增加技术员的劳动强度；

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种干细胞入料仓控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提出一种干细胞入料仓控制系统，包括机架，以及设置于所述机架上的送料机构、存取货架、抓取机构和电控模块，所述存取货架上存放有用于放置培养瓶的培养箱，所述送料机构用于沿水平方向输送培养瓶到目标位置，所述抓取机构用于夹持并取放培养瓶，所述存取货架用于放置培养瓶；

所述电控模块包括运动控制器，所述运动控制器的信号输入端电性连接控制终端，运动控制器的信号输出端电性连接所述送料机构和抓取机构，运动控制器用于根据接收到的控制终端的作业指令，控制所述送料机构和抓取机构配合取放对应的培养瓶。

进一步地，所述抓取机构包括用于吸固并取放培养瓶的吸盘组件，以及用于安装所述吸盘组件的安装支架，所述安装支架内设置有用于驱动所述吸盘组件沿z轴和x轴方向运动的z轴电机和x轴电机。

进一步地，所述送料机构内设置有y轴电机，所述y轴电机用于驱动所述送料机构沿y轴方向送料。

进一步地，所述运动控制器为四轴运动控制卡，所述四轴运动控制卡的接线端子板分别电性连接所述z轴电机、x轴电机和y轴电机，控制所述z轴电机、x轴电机和y轴电机的启停。

进一步地，所述四轴运动控制卡为dmc2410运动控制卡。

进一步地，所述四轴运动控制卡的接线端子板上的还设置有数字量输入接口、模拟量输入接口和模拟量输出接口，所述数字量输入接口电性连接有光电传感器、气缸行程位置传感器和夹爪位置传感器，所述模拟量输入接口电性连接有用于测量仓体环境参数的执行元件，所述模拟量输出模块电性连接有用于改变仓体环境的执行元件。

进一步地，用于测量仓体环境参数的所述执行元件包括层流风速测量元件、仓内外压差测量元件和仓内温湿度测量元件；用于改变量仓体环境的所述执行元件包括层流风机风速控制元件和风管风阀控制元件。

第二方面，本发明还提出一种干细胞入料仓控制方法，基于上述的干细胞入料仓控制系统，包括以下步骤：

通过电控模块获取来自控制终端的作业指令；

开启培养箱，并根据作业指令控制抓取机构取放对应的培养瓶。

进一步地，所述根据作业指令控制抓取机构从取放对应的培养瓶的步骤，包括：

解析所述的作业指令，以获取作业指令的作业类型，作业类型包括入仓作业、出仓作业和回收作业；

当作业指令的作业类型为入仓作业时，根据作业指令控制抓取机构从送料机构抓取对应的培养瓶放入存取货架上的培养箱；

当作业指令的作业类型为出仓作业时，根据作业指令控制抓取机构从存取货架上的培养箱抓取对应的培养瓶放入送料机构；

当作业指令的作业类型为回收作业时，根据作业指令控制抓取机构从存取货架上的培养箱抓取对应的培养瓶放入回收装置。

进一步地，所述作业指令包含有培养瓶的数量信息，取出或放入培养瓶的培养箱的位置信息。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种干细胞入料仓控制系统，通过设置运动控制器接收控制终端的作业指令，并根据作业指令下发控制指令给送料机构和抓取机构，以控制送料机构配合抓取机构取放培养瓶，完成培养瓶的入仓、出仓和回收，干细胞培养过程中的所有作业都在密闭空间内，通过抓取机构和送料机构自动进行，实现培养瓶自动进出入培养箱，实现自动化培养干细胞，避免干细胞培养过程被污染，进而提高干细胞培养质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一种干细胞入料仓控制系统具体实施例的组装图；

图2为本发明的一种干细胞入料仓控制系统的电控模块的结构原理框图；

图3为本发明的一种干细胞入料仓控制系统的运动控制器的接线图；

图4为本发明一种干细胞入料仓控制方法的流程示意图；

图5为本发明一种干细胞入料仓控制方法的子流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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”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。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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。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。

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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

参考图1-3，本发明提出一种干细胞入料仓控制系统，包括机架10，以及设置于机架10上的送料机构20、存取货架30、抓取机构40和电控模块50，存取货架30上存放有用于放置培养瓶的培养箱，送料机构20用于沿水平方向输送培养瓶到目标位置，抓取机构40用于夹持并取放培养瓶；电控模块50包括运动控制器，运动控制器的信号输入端电性连接控制终端60，运动控制器的信号输出端电性连接送料机构20和抓取机构40，运动控制器用于根据接收到的控制终端60的作业指令，控制送料机构20和抓取机构40配合取放对应的培养瓶，通过设置运动控制器接收控制终端60的作业指令，并根据作业指令下发控制指令给送料机构20和抓取机构40，以控制送料机构20配合抓取机构40取放培养瓶，完成培养瓶的入仓、出仓和回收，干细胞培养过程中的所有作业都在密闭空间内，通过抓取机构40和送料机构20自动进行，实现培养瓶自动进出入培养箱，实现自动化培养干细胞，避免干细胞培养过程被人工误污染。

其中，存取货架30上设置有多层放置空间，可以同时存放多个培养箱，通过抓取机构40可以夹取送料机构20上的培养瓶放入培养箱中，也可以夹取培养箱中的培养瓶放入送料机构20以进行进一步的处理。

其中，抓取机构40包括用于吸固并取放培养瓶的吸盘组件41，以及用于安装吸盘组件41的安装支架42，安装支架42内设置有用于驱动吸盘组件41沿z轴和x轴方向运动的z轴电机83和x轴电机81。另外，送料机构20内设置有y轴电机82，y轴电机82用于驱动送料机构20沿y轴方向送料。上述的吸盘组件41包括真空发生器86以及连接于真空发生器86的真空吸盘85，真空发生器86连接于电控模块50，并由电控模块50控制真空吸盘85夹取对应的培养瓶。

运动控制器包括四轴运动控制卡51，以及电性连接于四轴运动控制卡51的接线端子板52，接线端子板52分别电性连接z轴电机83、x轴电机81和y轴电机82，控制z轴电机83、x轴电机81和y轴电机82的启停。具体的，如图2所示，z轴电机83、x轴电机81和y轴电机82分别通过驱动器88连接接线端子板52，接线端子板52还电性连接电磁阀，并通过电磁阀87控制对应的气缸84，例如推进气缸，同时还电连接真空发生器86，并通过真空发生器86控制真空吸盘85。

参考图3，在本实施例中，四轴运动控制卡51为dmc2410运动控制卡，其具体型号为dmc2410c-a/e控制卡，dmc2410c-a/e控制卡同时连接tb68c接线板和两个acc37-74接线板，通过tb68c接线板将电机信号下发到对应的电机执行作业，可以控制步进电机、数字式伺服电机或气缸，适合于多轴点位运动、插补运动、编码器位置检测、io控制、手轮控制等功能的应用。

接线端子板52上的还设置有数字量输入接口、模拟量输入接口和模拟量输出接口，数字量输入接口电性连接有不同传感器72，传感器包括光电传感器、气缸行程位置传感器和夹爪位置传感器，用于接收来自不同传感器72的数字信号；模拟量输入接口电性连接有用于测量仓体环境参数的执行元件71，用于接收来自不同执行元件71的模拟信号；模拟量输出模块电性连接有用于改变仓体环境的执行元件71，用于输出模拟信号以控制对应的执行元件71。

其中，上述用于测量仓体环境参数的执行元件71包括层流风速测量元件、仓内外压差测量元件和仓内温湿度测量元件。用于改变量仓体环境的执行元件71包括层流风机风速控制元件和风管风阀控制元件。应该了解的是，传感器和执行元件71还可以根据装置设置需要进行添加，例如控制按钮、指示灯和照明灯等等，并不只限定于上述公开的执行元件71。

本发明提供的一种干细胞入料仓控制系统，通过设置运动控制器接收控制终端60的作业指令，并根据作业指令下发控制指令给送料机构20和抓取机构40，以控制送料机构20配合抓取机构40取放培养瓶，完成培养瓶的入仓、出仓和回收，干细胞培养过程中的所有作业都在密闭空间内，通过抓取机构40和送料机构20自动进行，实现培养瓶自动进出入培养箱，实现自动化培养干细胞，避免干细胞培养过程被污染，进而提高干细胞培养质量。

参考图4，本发明还提出一种干细胞入料仓控制方法，基于上述实施例所述的干细胞入料仓控制系统，包括以下步骤：

s10、通过电控模块获取来自控制终端的作业指令。

在本实施例中，电控模块包括运动控制器，运动控制器的信号输入端电性连接控制终端，运动控制器的信号输出端电性连接送料机构和抓取机构，运动控制器用于根据接收到的控制终端的作业指令，控制送料机构和抓取机构配合取放对应的培养瓶，通过设置运动控制器接收控制终端的作业指令，并根据作业指令下发控制指令给送料机构和抓取机构，以控制送料机构配合抓取机构取放培养瓶，完成培养瓶的入仓、出仓和回收，干细胞培养过程中的所有作业都在密闭空间内，通过抓取机构和送料机构自动进行，实现培养瓶自动进出入培养箱，实现自动化培养干细胞，避免干细胞培养过程被人工误污染。

其中，一台控制终端可以同时连接多个设备的电控模块，控制终端可以同时控制不同设备进行培养瓶的入仓、出仓和回收。而上述的运动控制器包括四轴运动控制卡，以及连接于所述四轴运动控制卡的接线端子板，接线端子板分别电性连接z轴电机、x轴电机和y轴电机，以控制z轴电机、x轴电机和y轴电机的启停。具体的，z轴电机、x轴电机和y轴电机分别通过驱动器连接接线端子板，接线端子板还电性连接电磁阀，并通过电磁阀控制对应的气缸，同时还电连接真空发生器，并通过真空发生器控制真空吸盘。在本实施例中，四轴运动控制卡为dmc2410运动控制卡，其具体型号为dmc2410c-a/e控制卡。

其中，上述的作业指令包含有培养瓶的数量信息，取出或放入培养瓶的培养箱的位置信息，根据作业指令中的数量信息和位置信息，电控模块控制抓取机构精准取放培养瓶，避免人工介入，污染培养瓶，同时提高工作效率。

s20、开启培养箱，并根据作业指令控制抓取机构取放对应的培养瓶。

在本实施例中，在接收到作业指令之后，根据作业指令，下发控制信号给对应的电机，以控制抓取机构配合送料机构，将放置于存取货架上的培养箱的培养瓶取下，或者将送料机构输送过来的培养瓶放入空闲的培养箱中，完成培养瓶的放入。

参考图5，步骤s20包括步骤s21-s24。

s21、解析所述的作业指令，以获取作业指令的作业类型。

在本实施例中，作业指令的作业类型至少包括入仓作业、出仓作业和回收作业三种。控制终端会根据实际要进行的作业类型下发对应的作业指令，因此不同的作业指令携带有不同的作业类型信息，通过解析可以得到对应的作业类型，并控制对应的电机启动工作。

s22、当作业指令的作业类型为入仓作业时，根据作业指令控制抓取机构从送料机构抓取对应的培养瓶放入存取货架上的培养箱。

在本实施例中，当干细胞需要进入培养箱培养时，控制终端会给电控模块下达培养瓶入仓作业指令，作业指令中包括培养瓶的数量和存放培养箱的位置，电控模块收到指令后，控制抓取机构执行抓取作业，抓取对应数量的培养瓶放入培养箱中。具体的，入仓作业过程中，抓取机构可以同时抓取多个培养瓶，可以是2个或者4个，以提高入仓效率。

s23、当作业指令的作业类型为出仓作业时，根据作业指令控制抓取机构从存取货架上的培养箱抓取对应的培养瓶放入送料机构。

在本实施例中，当干细胞入仓培养完成后，需要进行后续工序操作，需要把干细胞从培养箱中移出，控制终端会给电控模块下达干细胞出仓作业指令，出仓指令中包括移出培养瓶的数量信息和其所存放培养箱的位置信息，电控模块根据收到出仓作业指令，控制抓取机构移出对应数量和位置的培养瓶。具体的，出仓作业过程中，抓取机构也可以同时抓取多个培养瓶，可以是2个或者4个，以提高出仓效率。

s24、当作业指令的作业类型为回收作业时，根据作业指令控制抓取机构从存取货架上的培养箱抓取对应的培养瓶放入回收装置。

在本实施例中，在干细胞培养完成后，需要把培养瓶从培养箱中移出，控制终端会给电控模块下达回收废弃培养瓶作业指令，回收作业指令中包括移出培养瓶的数量和所存放培养箱的位置，电控模块根据收到回收作业指令，控制抓取机构将对应数量和位置的培养瓶放入回收装置完成回收。具体的，出仓作业过程中，抓取机构也可以同时抓取多个培养瓶，可以是2个或者4个，以提高回收效率。

本发明提供的一种干细胞入料仓控制方法，通过运动控制器接收控制终端的作业指令，并根据作业指令下发控制指令给送料机构和抓取机构，以控制送料机构配合抓取机构取放培养瓶，完成培养瓶的入仓、出仓和回收，干细胞培养过程中的所有作业都在密闭空间内，通过抓取机构和送料机构自动进行，实现培养瓶自动进出入培养箱，实现自动化培养干细胞，避免干细胞培养过程被污染，进而提高干细胞培养质量。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。