精细化移液机械臂及其操作系统技术方案

本发明专利技术提供精细化移液机械臂及其操作系统，所述机械臂包括实验平台，试剂瓶，支架，并联运动平台，移液泵，移液器，液位传感器，PLC，工控机，所述机械臂采用PC+PLC的伺服控制系统，所述并联运动平台、移液泵，移液器，液位传感器均受控于PLC控制器，PLC通过R232串口与工控机进行通讯，本发明专利技术在PLC智能控制系统的调控下，各个环节相互配合，自动化程度高，操作简单，微量移液效率高，降低了人员的劳动强度。降低了人员的劳动强度。降低了人员的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
精细化移液机械臂及其操作系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及精细化移液机械臂及其操作系统。

技术介绍

[0002]微量移液器，俗称移液枪，是一种用于定量转移液体的器具，在生命科学基础研究、药物研发、公共卫生领域的细胞及动物水平毒理评价、疾病与预防中心的高通量检测、药物分析学、药物代谢组学等领域被广泛运用。微量移液器发展到今天，不但加样更为精确，而且品种也多种多样，如微量分配器、多通道微量加样器等。
[0003]微量移液器作为实验室常用仪器之一，在许多精密测定实验中具有不可缺少的作用，但现有移液枪存在如下不足之处，例如，目前实验室常用的移液枪，采用手工操作方式，而相关实验的重复性一般都较高，因此操作过程相对繁琐，给实验操作带来诸多不便。
[0004]现在实验室大部分枪均采用空气垫(活塞冲程)加样，这在加样时，由于枪头出口处细小，使得液体被打出时，会有很大的冲击力，这在一些细胞和分子实验中进行加样时，对试管或者培养皿中的细胞或者分子有很大损伤，所以在一些需要轻柔加样的实验中，实验操作人员的手部力度需要很好地控制，一旦出现失误，对后续实验也会造成很大影响，不利于实验进行，因此需要一种能够柔和稳定加样的移液枪。在某些实验中，有时需要多个连续等量液滴，常规移液枪由于手部力度的不可控性，所以在点滴加样中就不能保证连续加样量的均匀一致。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供精细化移液机械臂及其操作系统，本平台位置控制分辨率高，具有很好的自动协调性能。/>[0006]本专利技术是以如下技术方案实现的：
[0007]精细化移液机械臂及其操作系统，所述全自动微量移液平台包括：实验平台，试剂瓶，支架，并联运动平台，移液泵，移液器，液位传感器， PLC，工控机。
[0008]进一步地，所述实验平台上设置A区和B区，均设置有定位卡槽若干，其中A区用于放置包含待操作液体的试剂瓶，B区用于放置空试剂瓶或包含待混合液体的试剂瓶，所述支架固定在实验平台上，位于定位卡槽的正上方，所述并联运动平台固定在支架上，所述移液器固定在并联运动平台的动平台上，所述移液泵固定在支架上，与移液器管路连接，用于驱动移液器工作，所述液位传感器位于移液器的前端，用于对试剂瓶内的液体试剂的液面进行精确测量，所述PLC，工控机位于实验平台上。
[0009]进一步地，所述并联运动包括静平台，动平台、三条单开链Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和三个伺服电机，所述并联运动平台还包括特定拓扑结构。
[0010]进一步地，所述并联运动平台的拓扑结构为3-RRC，单开链I (R11‖R12‖C13)的结构等价于(R11‖R12‖R131|P132)；单开链Ⅱ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R21‖R22‖C23)等价于(R21‖R22‖R231|P232)；单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R31‖R32‖
C33)等价于 (R31‖R32‖R331|P332)。
[0011]进一步地，转动副R11，R21，R31轴线共面，均位于静平台上，且R11 和R21副的两条轴线相互平行，R31副的轴线与它们垂直相交。
[0012]进一步地，还包括圆柱副C12，C22，C32轴线共面，均位于动平台上，所述并联运动平台具有三平移的三自由度，分别为沿X轴，Y轴和Z轴的平动，所述并联运动平台的驱动副为转动副R11，R21，R31，分别由对应的伺服电机M1、M2、M3进行驱动。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术提供精细化移液机械臂及其操作系统，采用PLC+工控机控制的交流伺服系统位置控制较好的解决了位置移动的准确性与一致性；采用并联运动平台将转动副作为驱动副，代替以往三轴运动平台，解决了滑块长期移动过程中由磨损带来的位置一致性问题和开机原点复位问题，提高了移液平台的工作效率，位置控制分辨率高，具有很好的自动协调性能。所述移液平台将位置定位不固定在某一数值上，而是随目标液体位置实时变化，控制系统性能总是处在最优的状态，用闭环PID控制系统方案保持了系统移液的平顺性，增强抗干扰的能力，克服各部件的摩擦、液体质量对并联运动平台的影响，延长仪器使用寿命，排除可能出现的故障。本专利技术在PLC智能控制系统的调控下，各个环节相互配合，自动化程度高，操作简单，微量移液效率高，降低了人员的劳动强度。
附图说明
[0015]图1是本实施例提供的精细化移液机械臂及其操作系统的结构示意图；
[0016]图2是本实施例提供的并联运动平台示意图；
[0017]图3是本实施例提供的全自动微量移液平台PLC总体框架的示意图；
[0018]图4是本实施例提供的全自动微量移液平台PLC工作流程的示意图。
[0019]其中：1-实验平台，2-试剂瓶，3-支架，4-并联运动平台，5-移液泵， 6-移液器，7-液位传感器，8-PLC，9-工控机，401-静平台，402-动平台，
Ⅰ-
单开链Ⅰ，
Ⅱ-
单开链Ⅱ，
Ⅲ-
单开链Ⅲ。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0021]实施例1：
[0022]精细化移液机械臂及其操作系统，如图1所示，所述全自动微量移液平台包括：实验平台1，试剂瓶2，支架3，并联运动平台4，移液泵5，移液器6，液位传感器7，PLC 8，工控机9。所述实验平台上设置A区和B 区，均设置有定位卡槽若干，其中A区用于放置包含待操作液体的试剂瓶， B区用于放置空试剂瓶或包含待混合液体的试剂瓶，所述支架固定在实验平台上，位于定位卡槽的正上方，所述并联运动平台固定在支架上，所述移液器固定在并联运动平台的动平台上，所述移液泵固定在支架上，与移液器管路连接，用于驱动移液器工作，所述液位传感器位于移液器的前端，用于对试剂瓶内的液体试剂的液面进行精确测量，所述PLC，工控机位于实验平台上，共同完成对全自动微量移液平台的智能控制。
[0023]进一步地，所述并联运动平台如图2所示，包括静平台401，动平台 402、三条单开
链Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和三个伺服电机，所述并联运动平台还包括特定拓扑结构，所述并联运动平台的拓扑结构为3-RRC，单开链I (R11‖R12‖C13)的结构等价于(R11‖R12‖R131|P132)；单开链Ⅱ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R21‖R22‖C23)等价于(R21‖R22‖R231|P232)；单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R31‖R32‖C33)等价于 (R31‖R32‖R331|P332)，其中，转动副R11，R21，R31轴线共面，均位于静平台上，且R11和R21副的两条轴线相互平行，R31副的轴线与它们垂直相交；圆柱副C12，C22，C32轴线共面，均位于动平台上，所述并联运动平台具有三平移的三自由度，分别为沿X轴，Y轴和Z轴的平动，所述并联运动平台的驱动副为转动副R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.精细化移液机械臂，其特征在于，所述机械臂包括实验平台，试剂瓶，支架，并联运动平台，移液泵，移液器，液位传感器，PLC，工控机，所述PLC分别与工控机，伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，移液泵，移液器，液位传感器电连接，所述机械臂采用PC+PLC的伺服控制系统，所述并联运动平台、移液泵，移液器，液位传感器均受控于PLC控制器，PLC通过R232串口与工控机进行通讯。2.根据权利要求1所述机械臂，其特征在于，所述PLC电连接工控机用于设定单次抽取的液量，抽取次数，待操作试剂瓶的数量等参数；所述PLC与移液泵和移液器电连接，用于抽取或吐出试剂。3.根据权利要求1所述机械臂，其特征在于，所述PLC与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3电连接，用于驱动对应的转动副R11，R21，R31并联运作，根据PLC发送脉冲的频率、方向和个数，控制三个伺服电机运作的速度、方向与位移，从而控制并联运动平台的位移和速度。4.根据权利要求1所述机械臂，其特征在于，所述PLC与液位传感器电连接，用于反馈移液器距离液面的实际位置，构成并联运动平台的闭环控制。5.根据权利要求1所述机械臂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣烨，
申请(专利权)人：张欣烨，
类型：发明
国别省市：