一種智能機械手及其自動控制培養箱組件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及實驗設備技術領域，具體涉及一種智能機械手及其自動控制培養箱組件的方法。
【背景技術】
[0002]在細胞培養過程中，開關培養箱門，進行培養盒的取用是一個非常常見的操作。一般培養盒質地脆弱、易碎，故在清洗及拿放時應小心謹慎、輕拿輕放。目前，培養箱開關門和培養盒的取用多為人工操作，但對于整個細胞培養操作過程來說，尤其是規模化細胞培養，人工開關培養箱和取用培養盒都是一個繁瑣而不安全的操作。
[0003]機械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，而且在程序的控制下作業準確。機械人手臂與有人類的手臂最大區別就在于靈活度、耐力度、準確度，也就是機械手的最大優勢是以同一標準，重復的做同一動作，在機械正常情況下永遠也不會覺得累。
[0004]現有技術公開了一種硅片機械手，包括控制系統、機械手，在所述機械手的下端面和需要到達的位置設置有相互配合動作的位置檢測裝置；當機械手達到指定位置后，如果位置檢測裝置向所述控制系統發出位置達到信號，則允許搬送硅片，否則報警并停止搬送硅片。該發明只能精確檢測機械手和硅片的位置，避免撞碎，而且僅適用于半導體器件制造設備。
[0005]因此，將機械手應用于培養箱上，設計一種全自動開關培養箱門和取用培養盒的機械手，代替繁重而細致的人工操作，提高安全性和效率性顯得非常重要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的之一在于提供一種智能機械手，可以自動調節機械手抓取培養盒的力度，避免機械手抓空或者抓取培養盒的力度太大導致培養盒損壞。
[0007]本發明的目的之二在于提供一種智能機械手自動控制培養箱組件的方法。
[0008]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0009]—種智能機械手，包括控制系統以及與所述控制系統連接的機械手，所述機械手包括抓手以及與所述抓手連接的手臂，所述手臂與驅動裝置連接；所述抓手內耦合有與所述控制系統連接的距離傳感器和壓力傳感器。
[0010]所述機械手包括相互配合的第一機械手與第二機械手，所述第一機械手包括第一抓手以及與所述第一抓手連接的第一手臂，所述第一抓手包括遠離第一手臂的第一前爪和靠近第一手臂的第一后爪，所述第一前爪內耦合有第一距離傳感器，所述第一后爪內耦合有第二距離傳感器；所述第二機械手包括第二抓手以及與所述第二抓手連接的第二手臂，所述第二抓手包括遠離所述第二手臂的第二前爪和靠近所述第二手臂的第二后爪，所述第二前爪內耦合有第三距離傳感器，所述第二后爪內耦合有第四距離傳感器，所述第一距離傳感器、所述第二距離傳感器、第三距離傳感器、第四距離傳感器均與所述控制系統連接；
[0011]所述第一距離傳感器與所述第二距離傳感器之間的所述第一抓手內耦合有第一壓力傳感器，所述第三距離傳感器與所述第四距離傳感器之間的所述第二抓手內耦合有第二壓力傳感器；所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器均與所述控制系統連接；
[0012]所述第一距離傳感器、所述第二距離傳感器、所述第一壓力傳感器與所述第三距離傳感器、所述第四距離傳感器、所述第二壓力傳感器呈對稱設置。
[0013]所述第一機械手與所述第二機械手的外部均設有線槽，所述線槽內裝有導線，所述第一距離傳感器、第二距離傳感器、第三距離傳感器、第四距離傳感器以及所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器分別通過所述導線與所述控制系統連接；
[0014]所述線槽上方開設有若干通孔，所述線槽上部設置有若干與所述通孔對應的凸起，用以固定所述導線。
[0015]所述第一前爪的下端設置有開門用的凸輪；
[0016]所述第一前爪的前端設置有關門用的滾輪。
[0017]所述凸輪以及所述滾輪外部分別套有橡膠套。
[0018]—種智能機械手自動控制培養箱組件的方法，包括以下步驟:
[0019]開箱門:培養箱的箱門上設置有第一標識，箱門上設置有卡槽，箱門底部通過連接軸與所述培養箱的箱體活動連接；所述機械手與控制系統連接，所述機械手包括相互配合的第一機械手與第二機械手，所述第一機械手包括第一抓手以及與所述第一抓手連接的第一手臂，所述第一抓手的兩端分別耦合有第一距離傳感器、第二距離傳感器，所述第二機械手包括第二抓手以及與所述第二抓手連接的第二手臂，所述第二抓手的兩端分別耦合有第三距離傳感器、第四距離傳感器；所述第一距離傳感器、所述第二距離傳感器、第三距離傳感器、第四距離傳感器均與所述控制系統連接；所述第一前爪的下端設置有開門用的凸輪；
[0020]所述第一距離傳感器、第二距離傳感器、第三距離傳感器以及第四距離傳感器檢測到所述第一標識后，分別將第一距離傳感器、第二距離傳感器、第三距離傳感器以及第四距離傳感器與所述第一標識之間的距離信號反饋給控制系統，所述控制系統根據四個所述距離信號確定所述培養箱的位置，并控制待機狀態的機械手移動至培養箱的箱門上方并向下移動，其中所述凸輪移動至卡槽卡住箱門，使箱門繞連接軸旋轉，從而打開箱門；
[0021]抓取培養盒:培養盒的外部設置有第二標識；所述第一距離傳感器與所述第二距離傳感器之間的所述第一抓手內耦合有第一壓力傳感器，所述第三距離傳感器與所述第四距離傳感器之間的所述第二抓手內耦合有第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器與所述第二壓力傳感器均與控制系統連接；
[0022]打開箱門后，控制系統控制機械手移動至培養箱前，張開第一機械手與第二機械手，當控制系統根據第一距離傳感器、第二距離傳感器、第三距離傳感器以及第四距離傳感器檢測所述第二標識所反饋的距離信號確定培養盒的位置后，控制系統控制機械手移動至培養盒的位置，合攏第一機械手與第二機械手抓取培養盒，同時控制系統根據第一壓力傳感器以及第二壓力傳感器反饋的壓力信號判斷培養盒的受力大小是否在閾值范圍內并自動調整第一機械手與第二機械手的開合度。
[0023]在所述取培養盒步驟之后包括放培養盒步驟:控制系統控制機械手移動至培養盒的指定放置位置，并張開第一機械手與第二機械手放下培養盒，然后合攏第一機械手與第二機械手。
[0024]所述放培養盒步驟之后還包括關培養箱門步驟:所述第一前爪的前端設置有關門用的滾輪；
[0025]機械手合攏第一機械手與第二機械手后，控制系統根據第一距離傳感器、第二距離傳感器、第三距離傳感器以及第四距離傳感器檢測所述第一標識所反饋的距離信號確定箱門的位置后發出關培養箱門的命令，控制機械手移動至靠近箱門下方，滾輪緊貼箱門并向前上方移動，箱門繞連接軸旋轉時利用箱門與箱體之間的吸合力自動合上箱門，然后機械手再次移動至箱門處，滾輪緊貼箱門外壁并向上滾動，以確保箱門關緊。
[0026]所述第一標識、所述第二標識為不同的圖案、條碼或標識點。
[0027]與現有技術相比，本發明的有益效果為:一種智能機械手，包括控制系統以及與控制系統連接的機械手，所述機械手包括抓手以及與抓手連接的手臂，手臂與電機連接；抓手內耦合有與控制系統連接的距離傳感器和壓力傳感器。機械手上設置的距離傳感器和壓力傳感器，加強了本發明的智能機械手的延伸度，可以使本發明的智能機械手準確感知目標培養盒的位置并抓取培養盒，同時自動調節機械手抓取培養盒的力度，避免機械手抓空或者抓取培養盒的力度太大導致培養盒損壞，保證穩定抓取。此外，本發明還提供了一種智能機械手自動控制培養箱組件的方法，通過將智能機械手應用于培養箱領域，可以代替繁重而細致的人工操作，節約人力資源，提高安全性和效率性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的智能機械手的結構示意圖。
[0029]圖2為本發明的第一機械手的A向視圖。
[0030]圖3為本發明的第一機械手的B向視圖。
[0031]圖4為本發明的第一機械手的仰視圖。
[0032]圖5為本發明的第二機械手的P向視圖。
[0033]圖6為本發明的第二機械手的R向視圖。
[0034]圖7為本發明的第二機械手的仰視圖。
[0035]圖中:1-第一機械手；11_第一抓手；111_第一前爪；112-第一后爪；12_第一手臂；2_第二機械手；21_第二抓手；211_第二前爪；212_第二后爪；22_第二手臂；31_第一距離傳感器；32_第二距離傳感器；33_第