[發(fā)明專利]一種機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811342893.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN109201133A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于海波;胡運(yùn)興;梁景衛(wèi);李赫天;李明虎;鄭小滿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 望潮科技（北京）有限公司
• 主分類號(hào): B01L3/02
• 分類號(hào): B01L3/02;B01F13/08;B01L9/00;B01L9/02;B01L9/06;B25J9/02;B25J11/00
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本發(fā)明提供一種用于代替人工自動(dòng)完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)室操作的機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包含實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、XYZ機(jī)械臂、工具模組、臺(tái)面元件和電氣控制箱，其特征在于：1）所述X軸機(jī)械臂與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)表面平行，安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后部或上方，優(yōu)選安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后部；（2）所述Y軸機(jī)械臂與X軸機(jī)械臂連接，方向垂直于X軸機(jī)械臂且平行于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)表面，可沿X軸機(jī)械臂移動(dòng)；（3）所述Z軸機(jī)械臂與Y軸機(jī)械臂連接，方向垂直于平臺(tái)表面，可沿Y軸機(jī)械臂移動(dòng)；（4）所述工具模組安裝于Z軸機(jī)械臂上；（5）所述臺(tái)面元件安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之上，以實(shí)現(xiàn)加熱、攪拌、稱重、測(cè)量等功能；（6）所述電氣控制箱安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的后部或下方。所述機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用于代替人工完成常見的實(shí)驗(yàn)室操作，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)成本，大大提高實(shí)驗(yàn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種用于實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明提供了一種可以代替人工進(jìn)行常規(guī)實(shí)驗(yàn)室操作的自動(dòng)化機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在化學(xué)、化工、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域，相關(guān)人員在進(jìn)行理論驗(yàn)證、樣品制備、樣品表征、樣品篩選、工藝條件優(yōu)化等工作時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)室工作。這些實(shí)驗(yàn)室工作主要由量取液體、量取固體、混合、加熱、過濾等基本操作組合而成，目前通常由人工完成。這些重復(fù)性的操作不僅大量占用了工作人員的寶貴時(shí)間，影響了科研工作的效率，還導(dǎo)入了人工誤差，嚴(yán)重影響了最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。將工作人員從繁重的重復(fù)性操作中解放出來進(jìn)行更有創(chuàng)造性的工作，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)室操作的準(zhǔn)確性和可靠性，已經(jīng)是許多實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)務(wù)之急。

目前，已經(jīng)有若干用于代替實(shí)驗(yàn)室人工操作的自動(dòng)化系統(tǒng)。移液工作站是其中最為常見的一種，其用途是自動(dòng)完成批量液體的量取和分配。許多知名的實(shí)驗(yàn)設(shè)備公司，如Eppendorf、Tecan等均有此類設(shè)備銷售。中國專利（CN103846114A）提供了一種全自動(dòng)移液工作站，由移液機(jī)構(gòu)支架和數(shù)個(gè)移液機(jī)構(gòu)組成，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有運(yùn)行噪音小、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。對(duì)于固體粉末的量取和分配，METTLER TOLEDO公司提供一種基于分析天平的自動(dòng)進(jìn)樣器（QS30），可對(duì)30個(gè)容器定量添加固體粉末。CHEMSPEED公司的Swing自動(dòng)加樣系統(tǒng)將天平集成在可移動(dòng)的機(jī)械手臂上，可以對(duì)不同位置的容器自動(dòng)定量添加固體粉末。這些系統(tǒng)可代替人工完成液體量取或固體量取，但只能完成單一操作，因此僅適用于某些需要大批量液體或固體分配的場(chǎng)景，并不具有廣泛的適用性。

CHEMSPEED公司也提供了一種用于執(zhí)行完整操作流程的系統(tǒng)（歐洲專利WO2017072351），可用于化學(xué)品的生產(chǎn)和測(cè)試。該系統(tǒng)包含至少兩個(gè)操作站和一個(gè)自驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸小車，每個(gè)操作站用于執(zhí)行一個(gè)工藝步驟，通過運(yùn)輸小車輸送樣品。該系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多種操作的聯(lián)用，但占地面積大、可擴(kuò)展性差，并不適合普通實(shí)驗(yàn)室使用。

綜上，現(xiàn)有可用于實(shí)驗(yàn)室代替人工操作的設(shè)備和技術(shù)或者功能單一，或者過于龐大，無法滿足大部分實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種基于機(jī)械臂的新型自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以代替人工自動(dòng)完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)室操作。所述的系統(tǒng)包含實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、XYZ機(jī)械臂、工具模組、臺(tái)面元件和電氣控制箱，其特征在于：

（1）所述X軸機(jī)械臂與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)表面平行，安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后部或上方，優(yōu)選安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后部；

（2）所述Y軸機(jī)械臂與X軸機(jī)械臂連接，方向垂直于X軸機(jī)械臂且平行于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)表面，可沿X軸機(jī)械臂移動(dòng)；

（3）所述Z軸機(jī)械臂與Y軸機(jī)械臂連接，方向垂直于平臺(tái)表面，可沿Y軸機(jī)械臂移動(dòng)；

（4）所述工具模組安裝于Z軸機(jī)械臂上；

（5）所述臺(tái)面元件安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之上，以實(shí)現(xiàn)加熱、攪拌、稱重、測(cè)量等功能；

（6）所述的電氣控制箱安裝于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的后部或下方。