机器人存样柜系统的制作方法

本实用新型主要涉及样品的采制存储设备技术领域，特指一种机器人存样柜系统。

背景技术：

对于物料(如煤样、矿石)样品的采制、分析工作，各个国家均有强制标准，必须遵照标准进行采制样和分析化验工作。样品采制、分析工作过程的准则是在不破坏样品代表性的前提下，把采集到的样品粒度逐渐减小，质量也逐步减少，直到符合实验室化验对样品的粒度和质量(重量)精度的要求，然后对符合要求的样品进行相关的实验分析。这一过程中不能够有样本的损失，不能够令样本本身发生一些物理或化学变化，否则将会对最终的实验结果造成影响。

在样品的采制、分析工作中，被采集的样品通常包括分析样、全水分样、存查样等，被采集后的样品通常需要放置在存样柜系统中，以进行暂存和供后续化验时查取。存样柜系统可单独使用，也可与自动制样系统、自动化验系统、样品传输系统等组合使用。

目前，煤样样品的自动化采制、分析的过程中的存样柜系统主要存在以下不足：

1、结构复杂，造价成本高，不便于维护。部分现有样品存储系统采用单个柜体结构形式，样品存储是通过xyz机械手协同动作实现，结构复杂，造价成本高，且维护性差，定位精度低。

2、样品存储控制程序复杂，工作效率低。部分现有样品存储系统每个仓位存储一个或一个以上样品，若要取出里侧的样品，需先将外侧样品逐个取出转移至其他仓位，然后将所需样品取出，再将转移出的样品再次逐个放回，样品取放控制流程复杂，取放路径长，取放时间长，工作效率低下；同时在样品转移的过程中极易出错。

3、存储空间利用率不高。部分现有样品存储系统的摆放空间设置不合理，导致样品放置数量少，空间利用率不高，单位体积内的存储数量少。

4、存储方式单一，对样品(样瓶)有限制要求。部分现有样品存储系统的存储仓位的结构尺寸相对固定，对存储样瓶的外径尺寸有限制要求，适应性较差。

5、结构形式单一，适用性较差。部分现有样品存储系统采用单个柜体成列摆放，不但导致占地空间大，柜体使用、场地适应性差，不利于在多变的现场条件下使用。

6、与外部系统对接方式单一，不利于个性化需求。部分现有样品存储系统智能化程度低，不能和其他外部设备顺畅对接，不能同时具备自动进出样、弃样处理功能；且不具备与气动传输系统、自动化验系统、自动制样系统的对接接口。

7、模块化程度低。部分现有样品存储系统的模块化程度低，不能根据客户的实际需求而进行灵活的功能模块增加或减少，不能很好的满足客户的实际需求，增加了使用成本，降低了市场竞争力。

8、智能化程度低。部分现有样品存储系统不够智能化，不能随时、快速的完成样品信息盘点，甚至在取放样品时还容易发生取样错误，严重影响后续样品化验工作的开展。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、智能化水平高的机器人存样柜系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种机器人存样柜系统，包括机器人模块、一个以上的对接平台和一个以上的样品存储模块；所述对接平台用于实现各样品存储模块与外部设备之间的对接，所述机器人模块用于打开或/和关闭所述样品存储模块，以及取放样瓶，并带动样瓶在各样品存储模块与各对接平台之间流转。

作为上述技术方案的进一步改进：

各所述对接平台和各所述样品存储模块均位于所述机器人模块周侧且呈环状或l形状；或者各所述对接平台和各所述样品存储模块均位于所述机器人模块的一侧且呈直线状。

所述对接平台包括用于与制样系统对接的制样对接平台、用于与弃样系统对接的弃样对接平台或用于与气动传输系统对接的气动传输对接平台中的一种或多种。

所述机器人模块包括机器人单元、夹具单元和推拉单元，所述夹具单元安装于所述机器人单元的机械臂末端，用于夹取样瓶；所述推拉单元安装于所述机器人单元的机械臂末端，用于配合机器人单元关闭或/和打开所述样品存储模块。

所述夹具单元包括安装座、多个夹抓和驱动件；多个所述夹抓位于所述安装座的周侧，并在驱动件的驱动下合拢以夹取样瓶或散开以松开样瓶。

各所述夹抓的内壁上设有防滑垫。

所述安装座上设有用于检测所述夹抓上是否有样瓶的第一检测件。

所述驱动件为驱动气缸，所述安装座上设有用于检测所述驱动气缸位置的第二检测件。

所述推拉单元包括推拉块。

所述推拉单元还包括第三检测件，所述第三检测件安装于所述推拉块上，用于检测推拉块与所述样品存储模块之间的距离。

所述样品存储模块包括一个以上的样品存储单元，当所述样品存储单元为多个时，各所述样品存储单元上下依次布置。

所述样品存储单元包括机架、存储盒和滑动组件，所述存储盒的两侧通过滑动组件滑动安装于所述机架上。

所述滑动组件包括滑轨和导向条，所述导向条的一侧紧固于所述机架上，所述滑轨的一侧紧固于所述存储盒的一侧，所述滑轨的另一侧则滑设于所述导向条的另一侧内。

所述导向条的两端设置有限位块以限制所述滑轨的滑动轨迹起始位置。

所述导向条的两端设置有位置检测件，用于检测所述滑轨的位置以确定存储盒是否处于完全打开或完全关闭位置。

所述存储盒内设有分隔组件，用于将所述存储盒内分隔成多个用于存储样瓶的存储仓位。

所述分隔组件为网格板，可拆卸安装于所述存储盒内。

各所述样品存储模块均对应设置有缓存区、化验返回区、备查区或预留区中的一个或多个；各区均对应一个以上的样品存储单元。

所述气动传输对接平台包括支撑板、取放瓶套、气动对接套管、水平驱动组件和垂直驱动组件；所述取放瓶套和水平驱动组件均安装于所述支撑板上，所述水平驱动组件与所述取放瓶套相连，用于驱动所述取放瓶套在取放瓶工位与气动传输对接工位之间水平移动；所述垂直驱动组件安装于所述支撑板的下方，用于驱动所述支撑板上下升降，以使位于支撑板上且位于气动传输对接工位上的取放瓶套向上升起以与气动对接套管密封对接以进行气动输瓶。

所述取放瓶套的底部设有样瓶识别组件，用于读取所述样瓶底部的芯片以获取样品信息。

所述样品信息包括样品种类、重量、制样日期或粒度中的一种或多种。

所述取放瓶套的底部设有称重组件，用于对样瓶进行称重以与样瓶识别组件获取的样品重量进行比对。

所述取放瓶套上设有第四检测件，用于检测所述取放瓶套内是否有样瓶。

所述气动对接套管上设置有第五检测件，用于检测所述气动对接套管内是否有样瓶。

所述水平驱动组件包括滑杆、滑块和导向槽，所述滑杆位于所述支撑板上，所述滑块滑设于所述滑杆上，所述导向槽位于所述支撑板上且与所述滑杆并行布置；所述取放瓶套安装于所述滑块上且一端设有伸入至所述导向槽的定位块。

所述支撑板上于滑杆的两端均设置有位置传感器，用于检测所述滑块以判断取放瓶套位于取放瓶工位或气动传输对接工位上。

所述垂直驱动组件包括伸缩气缸或伸缩液压缸或电缸。

还包括安全防护模块，所述安全防护模块包括安全围栏、维护门、急停开关和安全门锁；所述维护门安装于所述安全围栏上，所述急停开关与所述控制模块相连，用于实现紧急断电；所述安全门锁安装于所述维护门上，且在维护门打开时处于断开状态，以进行断电保护。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的机器人存样柜系统，控制模块控制机器人模块将样品或样瓶在各样品存储模块与各对接平台之间流转，整体结构、自动化程度高；对接平台用于实现与各外部设备的顺畅对接，智能化程度高且能够满足不同的个性化需求。机器人模块的结构简单，造价成本低，维护性好且定位精度高。

本实用新型的机器人存样柜系统，各样品存储模块均为独立布置，在整体布局时可根据实际需求实现柔性化/个性化配置；另外各模块均根据现场实际情况及实际需求进行环形、l形或直线布局，灵活性高。其中样品存储模块包括一个以上的样品存储单元，当样品存储单元为多个时，各样品存储单元上下依次布置，形成立体式布局，空间利用率高，总体占地面积小。

本实用新型的机器人存样柜系统，网格板可拆卸放置于存储盒内，能够更换不同规格的网格板，以实现放置不同尺寸规格的样瓶，适应性强。其中各样品存储模块均对应设置有缓存区、化验返回区、备查区和预留区，各区均对应有一个或多个存储盒，从而实现不同类型样品的存放，在存放的过程中，只需要从对应的存储盒存入或取出样瓶即可，取放流程简便、效率高。

附图说明

图1为本实用新型在实施例的俯视结构示意图(环形布局)。

图2为本实用新型在实施例的俯视结构示意图(l形布局)。

图3为本实用新型在实施例的俯视结构示意图(直线布局)。

图4为本实用新型在实施例的立体结构示意图(直线布局)。

图5为本实用新型中样品存储模块在实施例的结构示意图。

图6为本实用新型中样品存储单元在实施例的立体结构示意图。

图7为本实用新型中样品存储单元在实施例的俯视结构示意图。

图8为本实用新型中夹具单元和推拉单元在实施例的结构示意图。

图9为本实用新型中安全防护模块在实施例的结构示意图。

图10为本实用新型中气动传输对接平台的结构示意图之一。

图11为本实用新型中气动传输对接平台的结构示意图之二。

图中标号表示：1、控制模块；2、机器人模块；201、机器人单元；2011、基座；2012、机器人控制系统；2013、驱动装置；2014、机械臂；202、夹具单元；2021、安装座；2022、夹抓；2023、驱动件；2024、防滑垫；2025、第一检测件；2026、第二检测件；203、推拉单元；2031、推拉块；2032、第三检测件；204、转接板；205、轨道；3、样品存储模块；301、样品存储单元；3011、机架；3012、存储盒；3013、滑动组件；30131、滑轨；30132、导向条；3014、限位块；3015、位置检测件；3016、分隔组件；3017、仓位；4、对接平台；401、制样对接平台；402、弃样对接平台；403、气动传输对接平台；4031、支撑板；4032、取放瓶套；4033、气动对接套管；4034、水平驱动组件；40341、滑杆；40342、滑块；40343、导向槽；40344、位置传感器；4035、垂直驱动组件；4036、样瓶识别组件；4037、称重组件；4038、第四检测件；4039、第五检测件；5、安全防护模块；501、安全围栏；502、维护门；503、急停开关；504、安全门锁；6、样瓶。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实施例的机器人存样柜系统，包括控制模块1、机器人模块2、一个以上的对接平台4和一个以上的样品存储模块3；其中对接平台4用于实现样品存储模块3与外部设备进行对接；样品存储模块3用于实现样品或样瓶6的存储；机器人模块2与控制模块1相连，用于在控制模块1的控制下打开或/和关闭样品存储模块3，以及取放样瓶6，并带动样瓶6在各样品存储模块3与各对接平台4之间流转，从而样品的流转。本实用新型的机器人存样柜系统，控制模块1控制机器人模块2将样品或样瓶6在各样品存储模块3与各对接平台4之间流转，整体结构、自动化程度高；对接平台4用于实现与各外部设备的顺畅对接，智能化程度高且能够满足不同的个性化需求。

本实施例中，对接平台4包括制样对接平台401、弃样对接平台402、气动传输对接平台403中的一种或多种，其中制样对接平台401用于与自动制样系统进行对接，弃样对接平台402用于与外部弃样收集装置对接，气动传输对接平台403用于与气动传输系统进行对接，从而使得样瓶6在存样柜系统、气动传输系统、化验系统之间流转；通过以上对接平台4的设置，使得整个系统具备自动进出样、弃样处理等功能。其中操作频次高的定义在机器人最简易到达的位置，以简化机器人动作路径，提高整体效率。当然，上述对接平台4并不仅不限于上述三种，在其它实施例中，也可以根据外部设备而增设相对应的对接平台4。

本实施例中，制样对接平台401、弃样对接平台402、气动传输对接平台403和各样品存储模块3均位于机器人模块2周侧且呈环状，适用于正方形的场地，其中机器人模块2固定于环状中心位置，如图1所示。在另一实施例中，制样对接平台401、弃样对接平台402、气动传输对接平台403和各样品存储模块3均位于机器人模块2周侧且呈l形状，适用于长宽适中的场地，其中机器人模块则在轨道205上滑动，如图2所示。在其它实施例中，制样对接平台401、弃样对接平台402、气动传输对接平台403和各样品存储模块3均位于机器人模块2的一侧且呈直线状，适用于长窄形场地，其中机器人模块则在轨道205上滑动，如图3和图4所示。上述布置方式可根据场地条件以及样品存储模块3的数量等进行灵活调整。

如图4所示，本实施例中，机器人模块2包括机器人单元201、夹具单元202和推拉单元203，夹具单元202安装于机器人单元201的机械臂2014末端，用于夹取样瓶6；推拉单元203安装于机器人单元201的机械臂2014末端，用于配合机器人单元201打开或/和关闭样品存储模块3。具体地，机器人模块2包括基座2011、机器人控制系统2012、驱动装置2013和机械臂2014等，其中驱动装置2013和机械臂2014均安装于基座2011上，机器人控制系统2012在接收到控制模块1的指令后，通过驱动装置2013驱动机械臂2014动作；机器人单元201的结构简单，造价成本低，维护性好且定位精度高。

如图4和图5所示，示出了一个样品存储模块3的结构，各样品存储模块3均为独立布置，在整体布局时可根据实际需求实现柔性化/个性化配置。其中样品存储模块3包括一个以上的样品存储单元301，当样品存储单元301为多个时，各样品存储单元301上下依次布置，形成立体式布局、空间利用率高、总体占地面积小且易扩展。其中样品存储模块3中可以只存储一种规格的样瓶6，也可以存储多种规格的样瓶6，通过调节每个样品存储单元301的纵向位置，实现兼容不同高度尺寸的样瓶6。

具体地，各样品存储单元301均包括机架3011、存储盒3012和滑动组件3013，机架3011为柜体结构，其中前侧开口，存储盒3012的两侧通过滑动组件3013滑动安装于机架3011上，并可从机架3011前侧开口拉出。如图3所示，滑动组件3013包括滑轨30131和导向条30132，导向条30132的一侧紧固于机架3011上，滑轨30131的一侧紧固于存储盒3012的一侧，滑轨30131的另一侧则滑设于导向条30132的另一侧内。另外，在导向条30132的两端设置有限位块3014以限制滑轨30131的滑动轨迹起始位置。导向条30132的两端设置有位置检测件3015，用于检测滑轨30131的位置以确定存储盒3012是否处于完全打开或完全关闭位置，并反馈至控制模块1，保证存储盒3012动作的可靠性。上述样品存储单元301采用抽屉式结构，结构简单、成本低且安装维护方便。

本实施例中，存储盒3012内可拆卸设有分隔组件3016，用于将存储盒3012内分隔成多个用于存储样瓶6的存储仓位3017，每个存储仓位3017存储一个样瓶6；其中分隔组件3016为网格板，网格板上开设有多个放置孔，通过网格板将存储盒3012内部形成阵列状存储仓位3017。由于上述网格板可拆卸放置于存储盒3012内，能够通过更换不同规格的网格板，以实现放置不同尺寸规格的样瓶6，适应性强。其中各样品存储模块3均对应设置有缓存区、化验返回区、备查区和预留区，各区均对应有一个或多个存储盒3012，从而实现不同类型样品的存放，如图5所示。在存放的过程中，只需要从对应的存储盒3012存入或取出样瓶6即可，取放流程简便、效率高。其中操作频次高的区域定义在机器人模块2最简易到达的位置，以简化机器人模块2动作路径，提高整体效率。

具体地，存储盒3012内的仓位3017采用三级编码规则进行管理，如图5和7所示，其中样品存储单元301从下至上通过a、b、c……进行命名管理；在存储盒3012内通过(1，1)、(1，2)、(1，3)……进行仓位3017命名管理；最后各个仓位3017则通过a1(1，1)、a1(1，2)、a1(1，3)……进行命名管理。其中a1(1，1)则表示1号样品存储模块3的a号样品存储单元301的(1，1)仓位3017。每个仓位3017的信息与样品信息关联，一一对应，且存储在控制模块1内。

如图8所示，本实施例中，夹具单元202包括安装座2021、两个夹抓2022和驱动件2023；其中两个夹抓2022为圆弧状的夹持片，位于安装座2021底部的对称两侧；驱动件2023为驱动气缸或电缸或液压缸等，优选采用驱动气缸，安装于安装座2021上，在控制模块1的控制下驱动两个夹抓2022相互合拢以夹取样瓶6，或者相互散开以松开样瓶6。当然，上述夹抓2022的数量也可以为三个或更多个。其中各夹抓2022的内壁上设有防滑垫2024，用于在夹取样瓶6时防止样瓶6意外掉落。另外，在安装座2021上设有用于检测夹抓2022上是否有样瓶6的第一检测件2025(如光电传感器等)，保证样瓶6可靠夹取以及反馈，同理，安装座2021上同样设有用于检测驱动气缸位置的第二检测件2026，同样用于检测驱动气缸的动作是否正常或到位，保证可靠夹取以及正常反馈。

如图8所示，其中安装座2021通过转接板204安装于机械臂2014的末端。推拉单元203则安装于转接板204的另一端，其中推拉单元203具体包括推拉块2031和第三检测件2032，在接收到存样或取样指令时，首先通过控制机械臂2014将推拉块2031伸入至样品存储模块3(类似抽屉结构)内，再配合机械臂2014的直线运动将样品存储模块3拉出，再通过夹抓2022实现样瓶6的存取，在存取动作完成后，再通过推拉块2031将样品存储模块3合上，从而实现样品存储模块3的打开或关闭。另外，第三检测件2032安装于推拉块2031上，用于检测推拉块2031与样品存储模块3之间的距离，保证推拉块2031可靠的推拉存储盒3012，同时可以判断当前或上下层的存储盒3012是打开/关闭状态，防止推拉块2031与上层或下层异常打开的存储盒3012发生意外碰撞，进一步保证推拉作业的安全可靠性。

如图1和图9所示，本实施例中，还包括安全防护模块5，用于存样柜系统检修、维护期间的安全防护，以及样瓶6保管安全管理。安全防护模块5主要结构包括安全围栏501、维护门502、急停开关503和安全门锁504。维护门502安装于安全围栏501上，急停开关503与控制模块1相连，用于实现紧急断电；安全门锁504安装于维护门502上，且在维护门502打开时处于断开状态，以进行断电保护；当安全门锁504关闭后(锁插销已插入锁孔)，需要在系统人机交互界面进行状态确认，确认后系统方可通电运行。

本实施例中，控制模块1的功能有：1)与外部系统(制样系统、化验系统、气动传输系统)之间通讯，接收/下发指令，使得样品在外部系统之间进行流转；2)与内部模块之间通讯，下发指令到各模块，控制各模块执行各自流程，进行样瓶6的抓取/存放，以及控制机器人模块2，抓取样瓶6在系统内部各工位之间的流转；3)系统内已存储样品信息管理(煤种、重量、制样日期、粒度等)；4)样品存储仓位3017信息管理(满/空仓，样品存储仓位3017，仓位3017信息与样品信息关联)；5)样品存储区域管理(包括缓存区、化验返回区、备查区和预留区等)。

如图10和图11所示，本实施例中，气动传输对接平台403包括支撑板4031、取放瓶套4032、气动对接套管4033、水平驱动组件4034和垂直驱动组件4035；取放瓶套4032和水平驱动组件4034均安装于支撑板4031上，水平驱动组件4034与取放瓶套4032相连，用于驱动取放瓶套4032在取放瓶工位与气动传输对接工位之间水平移动；垂直驱动组件4035安装于支撑板4031的下方，用于驱动支撑板4031上下升降，以使位于支撑板4031上且位于气动传输对接工位上的取放瓶套4032向上升起以与气动对接套管4033密封对接以进行气动输瓶。

本实施例中，取放瓶套4032的底部设有样瓶识别组件4036(如读码器)，用于读取样瓶6底部的芯片等标识以获取样品信息。其中样品信息包括样品种类、重量、制样日期和粒度等信息。另外取放瓶套4032的底部设有称重组件4037，用于对样瓶6进行称重以与样瓶识别组件4036获取的样品重量进行比对，以确保样瓶6内样品信息在流转过程中的准确无误。

本实施例中，取放瓶套4032上设有第四检测件4038(如光电开关)，用于检测取放瓶套4032内是否有样瓶6，保证后续样瓶6流转的可靠性。气动对接套管4033上设置有第五检测件4039(如光电开关)，用于检测气动对接套管4033内是否有样瓶6，同样保证后续气动输瓶的可靠性。

本实施例中，水平驱动组件4034包括滑杆40341、滑块40342和导向槽40343，滑杆40341位于支撑板4031上，滑块40342滑设于滑杆40341上，导向槽40343位于支撑板4031上且与滑杆40341并行布置；取放瓶套4032安装于滑块40342上且一端设有伸入至导向槽40343的定位块。支撑板4031上于滑杆40341的两端均设置有位置传感器40344，用于检测滑块40342以判断取放瓶套4032位于取放瓶工位或气动传输对接工位上。垂直驱动组件4035则包括伸缩气缸或液压缸或电缸。

样瓶6通过夹具单元202抓住后转移至取放瓶工位的取放瓶套4032内，样瓶识别组件4036通过读码功能读取样瓶6底部的芯片，获取样品(煤样)种类、重量、制样日期、粒度等信息，再通过称重组件4037来核实样瓶6中煤种重量信息，以确保样品在流转前的信息准确无误，然后取放瓶套4032在水平驱动组件4034的驱动下将样瓶6从取放瓶工位水平移动至气动传输对接工位，支撑板4031下部的垂直驱动组件4035将移至气动传输对接工位的取放瓶套4032向上垂直顶升，与气动对接套管4033的底部密封对接，气动对接套管4033的上部则与外部气动传输系统的传输管道连接，进行气动输瓶。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。