[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于六軸機(jī)械臂的化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010523651.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111659483B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳春林;李步印;程旭;辛博;馬晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京南欣醫(yī)藥技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01L9/00
• 分類(lèi)號(hào): B01L9/00;B01L99/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京華恒專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發(fā)明公開(kāi)一種基于六軸機(jī)械臂的化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，所述中央控制系統(tǒng)包括工作站系統(tǒng)控制模塊和3D仿真場(chǎng)景控制模塊；所述工作站系統(tǒng)控制模塊，用于工作站系統(tǒng)各機(jī)器人運(yùn)行軌跡的控制及位置參數(shù)的顯示；本發(fā)明公開(kāi)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化操作系統(tǒng)，將六軸機(jī)械臂與可移動(dòng)裝置相結(jié)合，極大提高了六軸機(jī)械臂的工作范圍，工作能力也更加靈活，與3D場(chǎng)景仿真驗(yàn)證相結(jié)合，完全能夠勝任化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作任務(wù)。通過(guò)本發(fā)明提出的化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化操作系統(tǒng)，能夠幫助化學(xué)實(shí)驗(yàn)人員完成測(cè)試性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的初步篩選，節(jié)約大量時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，更具體的說(shuō)是涉及六軸機(jī)械臂動(dòng)作控制與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及多機(jī)器人協(xié)作配合系統(tǒng)，屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

智能制造技術(shù)迅速發(fā)展，目前各行各業(yè)的自動(dòng)化改造也在迅速開(kāi)展。在化學(xué)或生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，由于不同物質(zhì)之間化學(xué)反應(yīng)的特殊性，因此不同配比或者不同物質(zhì)不同反應(yīng)時(shí)間等的區(qū)別都會(huì)帶來(lái)不同的反應(yīng)結(jié)果。其中有些結(jié)果是積極的，有些結(jié)果是不需要的，因此目前很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究人員把精力花費(fèi)在了無(wú)效的化學(xué)實(shí)驗(yàn)上。

目前工業(yè)機(jī)器人多采用預(yù)先編程的工作方式，六軸機(jī)械臂固定完成某一項(xiàng)單一重復(fù)性工作，要求工作場(chǎng)景長(zhǎng)期保持不變，工作靈活性差。要完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)這種工作場(chǎng)景多變的工作任務(wù)時(shí)困難較大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與不足，本發(fā)明提供一種以可移動(dòng)六軸機(jī)械臂為主的工作站系統(tǒng)與3D場(chǎng)景仿真測(cè)試系統(tǒng)結(jié)合，設(shè)計(jì)出自動(dòng)化操作系統(tǒng)來(lái)自主完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，可輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究效率。

技術(shù)方案：基于六軸機(jī)械臂的化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，其特征在于：所述中央控制系統(tǒng)包括工作站系統(tǒng)控制模塊和3D仿真場(chǎng)景控制模塊；

所述工作站系統(tǒng)控制模塊，用于工作站系統(tǒng)各機(jī)器人運(yùn)行軌跡的控制及位置參數(shù)的顯示；

所述3D仿真場(chǎng)景控制模塊，用于調(diào)用場(chǎng)景仿真系統(tǒng)的指定庫(kù)文件以實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真環(huán)境的控制，且將工作流程仿真規(guī)劃的結(jié)果以軌跡文件的方式讀取出來(lái)并發(fā)送相應(yīng)命令至工作站系統(tǒng)控制模塊，用于對(duì)工作站系統(tǒng)中各機(jī)器人的目標(biāo)位置及時(shí)間點(diǎn)的控制；所述工作流程仿真規(guī)劃包括合理規(guī)劃安排不同機(jī)器人協(xié)同工作，盡可能提高工作站系統(tǒng)工作效率并保證機(jī)械臂工作過(guò)程安全，不會(huì)碰到障礙物。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為：所述工作站系統(tǒng)包括AGV小車(chē)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、設(shè)置于所述試驗(yàn)臺(tái)上的直線(xiàn)導(dǎo)軌和移液機(jī)器人，所述AGV小車(chē)上安裝有第二六軸機(jī)械臂，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌上安裝有第一六軸機(jī)械臂；所述工作站系統(tǒng)控制模塊包括第一控制器和第二控制器，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌、第一六軸機(jī)械臂及末端夾爪通過(guò)第一控制器與中央控制軟件通訊連接；所述AGV小車(chē)和第二六軸機(jī)械臂通過(guò)第二控制器與中央控制軟件通訊連接。

作為優(yōu)選，所述AGV小車(chē)上安裝有激光雷達(dá)和深度攝像頭，所述激光雷達(dá)和深度攝像頭與第二控制器通訊連接。

作為優(yōu)選，所述第二控制器為高性能計(jì)算機(jī)，所述高性能計(jì)算機(jī)用于室內(nèi)定位與圖像信息的處理并將室內(nèi)定位處理結(jié)果、小車(chē)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)指令文件信息傳輸至中央控制軟件。

本發(fā)明還提供了上述化學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的3D仿真系統(tǒng)建立方法，其特征在于：包括以下幾個(gè)步驟：

第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究需求確定化學(xué)反應(yīng)方案，至少包括以下每組化學(xué)反應(yīng)的原料、用量，實(shí)驗(yàn)操作以及對(duì)應(yīng)的操作時(shí)間，以及試劑容器與反應(yīng)容器種類(lèi)與數(shù)量；

第二步，根據(jù)第一六軸、第二六軸機(jī)械臂工作站需要完成的每組化學(xué)實(shí)驗(yàn)的工作流程在場(chǎng)景仿真系統(tǒng)中完成規(guī)劃設(shè)計(jì)；所述規(guī)劃設(shè)計(jì)包括根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方案順序擺放所有容器與物質(zhì)的位置、反應(yīng)過(guò)程中與反應(yīng)后容器預(yù)留位置以及工作站中所有機(jī)器人的動(dòng)作流程所述工作流程仿真規(guī)劃包括合理規(guī)劃安排不同機(jī)器人協(xié)同工作，盡可能提高工作站系統(tǒng)工作效率并保證機(jī)械臂工作過(guò)程安全，不會(huì)碰到障礙物。