本发明专利技术涉及一种实验室土壤有机质自动分析机器人，包括样品栏(1)、加热位(2)、滴定位(3)、机械臂(4)、加液系统(5)、冷却系统和滴定系统(7)，所述的样品栏(1)上放置多个待测样品，两排加热位(2)分别设置在样品栏(1)外侧，两个滴定位(3)分别设置在样品栏(1)外侧，且与两排加热位(2)分别排成一列，所述的机械臂(4)包括两个滴定机械臂(41)和一个抓取机械臂(42)，其中两个滴定机械臂(41)分别向两个滴定位(3)低压液体，所述的抓取机械臂(42)抓取样品栏(1)内的样品瓶。与现有技术相比，本发明专利技术具有自动化程度高、批量检测量大、检测结果准确等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种实验室土壤有机质自动分析机器人
本专利技术属于土壤检测领域，涉及一种，尤其是涉及一种实验室土壤有机质的自动批量测定装置，具体涉及一种测定土壤中有机质的分析仪器。
技术介绍
土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉，又是土壤中异养型微生物的能源物质，同时也是形成土壤结构的重要因素。土壤有机质含量水平是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标之一。快速、准确地测定土壤有机质在土壤肥力评价中具有重要的意义。土壤有机质的测定，有仪器测定法和化学氧化法。仪器测定法有碳氮元素分析仪法和近红外光谱分析法等。利用仪器测定土壤有机质，具有快速、高效、测试重现性好的优点，然而由于分析仪器价格昂贵、操作技术要求高、分析费用较高、不适合野外试样的就近分析而不被一些分析者所使用。化学氧化法，是用氧化剂在一定温度下氧化有机碳后测定消耗氧化剂的量，再换算为有机碳的量。这类方法不包括高度缩合的碳和碳酸盐形式的无机碳，快速简便且不需要特殊的设备和操作技术，至今仍是通用的常规方法，其中最通用的是重铬酸钾氧化-外加热法。该方法也是公认的经典方法，其检测原理是：利用170～180℃油浴使加有重铬酸钾氧化剂和硫酸的土壤溶液沸腾5min，土壤有机质中的碳被重铬酸钾氧化为二氧化碳，而重铬酸钾中六价铬被还原成三价铬，剩余的重铬酸钾用二价铁的标准溶液滴定，根据有机碳被氧化前后重铬酸钾消耗硫酸亚铁的量，计算出有机碳的含量，进而换算出土壤有机质的量。然而，利用该方法测定土壤的有机质含量时，存在以下问题：(1)完成整个检测过程需要多种辅助实验设备，占用空间大；(2)对测试人员的技术水平要求较高，并且操作劳动强度大；(3)测定消耗时间长，即使有经验的操作员单次也较难处理很多样品。(4)极易产生人为测量的误差，难以实现真正意义上的在同等条件下样品的批量检测。目前，国内针对于土壤有机质的检测的仪器设备，多集中于消解器和滴定仪，整个测试过程仍然需要较多的人工干涉。市场上的消解器大多数还是停留在用油浴锅来消解土壤试样；用于检测土壤有机质的滴定仪，均采用电位滴定法来测定土壤有机质的含量。总之，国内外市场及文献中有关全自动无人值守式的土壤有机质检测仪的描述或记载较少。中国专利申请CN201310289189.6公开了一种测定土壤有机质的方法。将风干土壤磨细过筛后放入三角瓶中，三角瓶中依次加入重铬酸钾溶液和硫酸，三角瓶放入已预热到100℃-125℃的烘箱内30-90分钟取出冷却至室温，进行滴定，计算有机质含量。但是整个测定过程汇总仍需要较多的人工进行干涉。中国专利申请CN201611180079.6、CN201711299210.5，CN201820264071.6，CN201710865008.8公开了一种土壤有机质的测定方法或装置，这些文献中关于自动分析仪器的介绍较少，大多人工干涉较多。专利申请CN201820118992.1公开了一种土壤有机质自动分析仪，包括有控制器、转盘、第一搅拌装置、第一加液装置、加液滴定装置和用于驱动转盘转动的驱动装置，在所述转盘上设置有用于放置样品的样品位，在所述转盘的下方与样品位位置对应处设置有可升降的加热模块，在所述加液滴定装置位置对应处的样品位下方设置有第二搅拌装置，所述第一搅拌装置、第一加液装置、加热模块、加液滴定装置沿所述转盘的周向依次设置，所述控制器与所述加液装置、加热模块、加液滴定装置、驱动装置、第一搅拌装置和第二搅拌装置通讯连接。该仪器虽然在一定程度上实现了自动化，但是样品检测工位少、功能结构少、样品经能在转盘平面移动，温控精度差，结构准确度不高。国内目前的用于土壤有机质检测的产品，主要倾向于消解器或电位滴定仪的开发，在完成整个测定流程时仍需要大量人工进行干涉，这使得同等条件下实现样品的批量检测仍有难度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动化程度高、批量检测量大、检测结果准确的实验室土壤有机质自动分析机器人。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种实验室土壤有机质自动分析机器人，包括样品栏、加热位、滴定位、机械臂、加液系统、冷却系统和滴定系统，其特征在于，所述的样品栏上放置多个待测样品，两排加热位分别设置在样品栏外侧，两个滴定位分别设置在样品栏外侧，且与两排加热位分别排成一列，所述的机械臂包括两个滴定机械臂和一个抓取机械臂，其中两个滴定机械臂分别向两个滴定位低压液体，所述的抓取机械臂抓取样品栏内的样品瓶，所述的加液系统通过所述滴定系统分别向滴定位的样品瓶内加液，所述的冷却系统将加热后返回样品栏的样品瓶冷却。所述的样品栏设有至少两个，并排置于工作台面上，各样品栏呈双层框架结构，上层设有多个放置样品瓶的圆形框，下层设有冷却风机。两排加热位中每排均呈双层框架结构，上层设有一排放置样品瓶的圆形框，下层设有加热系统，加热系统包括设置在加热位下方的加热装置和与加热装置连接的控温装置，其中加热装置包括放置样品瓶的加热平台，以及该加热平台下的两根加热棒，由于样品瓶内的样品为风干土壤，加入重铬酸钾-硫酸溶液后，要使整个样品均匀受热，并达到微沸消解状态，需要精确控制温度在180℃左右，一方面使固体样品均匀消解，另一方面不会破坏土壤样品中的成分。所述的滴定系统包括滴嘴、样品瓶、光源、搅拌子、磁力搅拌器、普通CMOS传感器、计算机、蠕动泵、试剂瓶、柱塞泵，所述的滴嘴位于样品瓶上方，所述样品瓶放置在滴定位上，样品瓶内置搅拌子，底部下方设置磁力搅拌器，所述的光源和普通CMOS传感器分别位于样品瓶两侧，所述的剂瓶通过并联的蠕动泵和柱塞泵连接滴嘴，所述的计算机分别连接光源、磁力搅拌器、普通CMOS传感器、蠕动泵和柱塞泵；所述的光源和普通CMOS传感器用于监测样品瓶杯内溶液体系的颜色变化，普通CMOS传感器将监测到的颜色变化产生的讯号输送至计算机进行处理，计算机控制系统根据处理结果，再分别对蠕动泵和柱塞泵及磁力搅拌器进行控制。所述的两个滴定机械臂分别设置在左右两个滴定位上方，均设置有X轴，可在X轴方向移动平台上移动，滴定机械臂内设有两个加液管，用于向滴定位处样品瓶中加入指示剂溶液和硫酸亚铁溶液，当需要加液时，滴嘴移动到样品瓶正上方向其中滴加液体，当不需要加液时，滴嘴退到滴定位边缘。所述的抓取机械臂设有X轴、Y轴和Z轴，可控制水平和垂直方向的移动，该抓取机械臂上设有机械抓手，机械抓手朝向下面的样品瓶，通过在X轴、Y轴和Z轴方向上的运行，实现样品瓶在左右样品栏位、左右两排加热位及滴定位各个位置的自由移动。所述的抓取机械臂为气动式机械抓手，抓手的抓取与放开动作的实现由气缸驱动，气缸又由相应的电磁阀控制。所述的加液系统共有四路独立加液管路，含有四个试剂瓶，分别盛放重铬酸钾-硫酸溶液、纯净水、试亚铁灵指示剂溶液及硫酸亚铁标准溶液，四个试剂瓶分别通过蠕动泵或柱塞泵连接滴嘴，为试剂瓶中的试剂提供流动动力。两个柱塞泵分别用于控制重铬酸钾-硫酸溶液和硫酸亚铁标准溶液，两个蠕动泵分别用于控制纯净水及试亚铁灵指示剂溶液，加液管路通过软管与四个泵连接，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实验室土壤有机质自动分析机器人，包括样品栏(1)、加热位(2)、滴定位(3)、机械臂(4)、加液系统(5)、冷却系统和滴定系统(7)，其特征在于，所述的样品栏(1)上放置多个待测样品，两排加热位(2)分别设置在样品栏(1)外侧，两个滴定位(3)分别设置在样品栏(1)外侧，且与两排加热位(2)分别排成一列，所述的机械臂(4)包括两个滴定机械臂(41)和一个抓取机械臂(42)，其中两个滴定机械臂(41)分别向两个滴定位(3)低压液体，所述的抓取机械臂(42)抓取样品栏(1)内的样品瓶，所述的加液系统通过所述滴定系统(7)分别向滴定位的样品瓶内加液，所述的冷却系统将加热后返回样品栏(1)的样品瓶冷却。/n
【技术特征摘要】
1.一种实验室土壤有机质自动分析机器人，包括样品栏(1)、加热位(2)、滴定位(3)、机械臂(4)、加液系统(5)、冷却系统和滴定系统(7)，其特征在于，所述的样品栏(1)上放置多个待测样品，两排加热位(2)分别设置在样品栏(1)外侧，两个滴定位(3)分别设置在样品栏(1)外侧，且与两排加热位(2)分别排成一列，所述的机械臂(4)包括两个滴定机械臂(41)和一个抓取机械臂(42)，其中两个滴定机械臂(41)分别向两个滴定位(3)低压液体，所述的抓取机械臂(42)抓取样品栏(1)内的样品瓶，所述的加液系统通过所述滴定系统(7)分别向滴定位的样品瓶内加液，所述的冷却系统将加热后返回样品栏(1)的样品瓶冷却。
2.根据权利要求1所述的一种实验室土壤有机质自动分析机器人，其特征在于，所述的样品栏(1)设有至少两个，并排置于工作台面上，各样品栏(1)呈双层框架结构，上层设有多个放置样品瓶的圆形框，下层设有冷却风机。
3.根据权利要求1所述的一种实验室土壤有机质自动分析机器人，其特征在于，两排加热位(2)中每排均呈双层框架结构，上层设有一排放置样品瓶的圆形框，下层设有加热系统，加热系统包括设置在加热位下方的加热装置和与加热装置连接的控温装置。
4.根据权利要求1所述的一种实验室土壤有机质自动分析机器人，其特征在于，所述的滴定系统(7)包括滴嘴(71)、样品瓶(72)、光源(73)、搅拌子(74)、磁力搅拌器(75)、普通CMOS传感器(76)、计算机(77)、蠕动泵(78)、试剂瓶(79)、柱塞泵(710)，所述的滴嘴(71)位于样品瓶(72)上方，所述样品瓶(72)放置在滴定位(3)上，样品瓶(72)内置搅拌子(74)，底部下方设置磁力搅拌器(75)，所述的光源(73)和普通CMOS传感器(76)分别位于样品瓶(72)两侧，所述的剂瓶(79)通过并联的蠕动泵(78)和柱塞泵(710)连接滴嘴(71)，所述的计算机(77)分别连接光源(73)、磁力搅拌器(75)、普通CMOS传感器(76)、蠕动泵(78)和柱塞泵(710)；所述的光源(73)和普通CMOS传感器(76)用于监测样品瓶(72)杯内溶液体系的颜色变化，普通CMOS传感器(76)将监测到的颜色变化产生的讯号输送至计算机(77)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，
申请(专利权)人：上海仪乐智能仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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