1.本实用新型涉及生物制药、细胞治疗及相关设备的领域，尤其是涉及一种五轴三坐标机械抓取结构。
背景技术：2.我国医疗机器人的应用需求逐渐增加，以康复机器人为主的手术机器人已得到较为广泛的应用。此外，在手术机器人、康复机器人的基础上，进一步涌现了物流、配药、采血、胶囊等多种类型的辅助机器人和服务机器人。整体来看，康复机器人占的比重约为41％，辅助机器人为17％，手术机器人为16％。
3.传统的机器人帮助人类工作，目前中国已有大量医疗机器人应用于医疗行业。而市场上出现的三轴、四轴及多轴机械手系统在运动过程中，总会存在一定的局限性，特别是在特殊环境中，市场上的机械手或者机械人无法满足防腐蚀、空间运动轨迹等客户要求，甚至在一些狭窄的空间位置，机械手无法进入，这将会降低设备的空间利用率。
4.参照图1所示的六轴机械手，虽然能够在一定范围空间内，能灵活抓取，但是机械手系统底部不能移动，无法满足其他位置空间的抓取，且机械手系统要抓取底部时，整个机械手需要向下运动，造成了需要大的冗余空间。此机械手系统的运动包络轨迹无法满足抓取位置，存在死点位置。且原有的机械手系统，无法满足在有水蒸气、有腐蚀性气体，高温高湿的环境里面进行工作。
5.尤其在医疗装备领域中，有许多特别的要求，如在密闭的空间内要进行消毒灭菌，在这过程中会有水蒸气、过氧化氢并且高温高湿。而一般的机械手系统在这种高温高湿，并且有水蒸汽、过氧化氢腐蚀的环境中，都无法适应。
技术实现要素：6.本实用新型的目的是：提供一款能在高温高湿的狭小空间、带有一定的腐蚀性环境里运动，且包络轨迹无死角位置的机械手系统。
7.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种五轴三坐标机械抓取结构，包括x轴直线运动机构、设置在所述x轴直线运动机构上的系统r0底部旋转运动机构、设置在所述系统r0底部旋转运动机构上的z轴直线运动机构、设置在所述z轴直线运动机构上的y轴直线运动机构、设置在所述y轴直线运动机构上的机械手关节r1旋转运动机构、以及设置在所述机械手关节r1旋转运动机构上的机械手爪运动机构，x轴方向、z轴方向和y轴方向两两相互垂直，所述系统r0底部旋转运动机构可围绕z轴逆时针或顺时针旋转，所述机械手关节r1旋转运动机构可围绕x轴逆时针或顺时针旋转。
8.优选的，所述x轴直线运动机构采用龙门结构。
9.优选的，所述系统r底部旋转运动机构通过连接底板设置在所述x轴直线运动机构上。
10.优选的，所述z轴直线运动机构设置有刹车装置。
11.优选的，所述x轴直线运动机构设置在大底板上。
12.优选的，所述x轴直线运动机构、所述z轴直线运动机构和/或所述y轴直线运动机构采用标准运动模组。
13.优选的，所述x轴直线运动机构、所述z轴直线运动机构和/或所述y轴直线运动机构采用铝合金和/或不锈钢材质。
14.综上所述，本实用新型包括以下有益技术效果：
15.1.本实用新型能够前后、左右、上下移动到每一个位置，运动范围更大，运动轨迹包络的范围更广，无死角位置；
16.2.本实用新型能在高温高温、有腐蚀性气体、有水蒸气环境中进行应用。
附图说明
17.图1是六轴机械手的结构示意图；
18.图2是本实用新型中机械手系统的结构示意图；
19.图3是专门用于培养细胞的细胞工厂培养瓶的结构示意图；
20.图4是专门用于培养细胞的滚瓶培养瓶的结构示意图；
21.图5是专门用于培养细胞的t瓶培养瓶的结构示意图；
22.图6是用于展示滚瓶安装架和机械手系统的示意图；
23.图7是用于展示t瓶安装架和机械手系统的示意图；
24.图8是用于展示细胞工程安装架和机械手系统的示意图。
25.附图标记：1、机械手关节r1旋转运动机构；2、系统r0底部旋转运动机构；3、大底板；4、x轴龙门直线运动机构；5、连接底板；6、z轴直线运动机构；7、机械手爪运动机构；8、y轴直线运动机构；9、滚瓶机架；10、机械手系统；11、滚瓶架；12、t瓶机架；13、t瓶架；14、细胞工厂培养架；15、细胞工厂架。
具体实施方式
26.以下结合附图2-8对本实用新型作进一步详细说明。
27.本实用新型实施例公开一种五轴三坐标机械抓取结构。
28.参照图2，本实用新型包括大底板3、固定在大底板3上的x轴龙门直线运动机构4、固定在x轴龙门直线运动机构4上的连接底板5、固定在连接底板5上的系统r0底部旋转运动机构2、固定在系统r0底部旋转运动机构2上的z轴直线运动机构6、以及固定在z轴直线运动机构6上的y轴直线运动机构8；y轴直线运动机构8上滑移连接有机械手关节r1旋转运动机构1，机械手关节r1旋转运动机构1上固定有机械手关节r1旋转运动机构1。
29.x轴龙门直线运动机构4可以直线运动，带动连接底板5和系统r0底部旋转运动机构2沿x轴前后移动；系统r0底部旋转运动机构2可以旋转运动，使z轴直线运动机构6围绕z轴逆时针或顺时针旋转；z轴直线运动机构6可以直线运动，带动y轴直线运动机构8沿z轴上下移动；y轴直线运动机构8可以进行伸缩，带动机械手爪运动机构7沿y轴进行伸缩抓取；机械手关节r1旋转运动机构1可以旋转运动，使机械手爪运动机构7围绕x轴逆时针或顺时针旋转。通过以上组合，就构成了整个系统的运动。其中，x轴方向、y轴方向以及z轴方向两两相互垂直。
30.在一定规格的小空间内，机械手爪运动机构7可以到任何一个位置进行上下、左右、前后进行运动。x轴龙门直线运动机构4位于本实用新型的底部，采用龙门结构，此结构能承受较重的载荷，能够负责系统的前后移动。而z轴直线运动机构6的特点是带有刹车装置，带动机械系统上下移动，并且在断电时能够锁定位置。y轴直线运动机构8和机械手关节r1旋转运动机构1的结合，可以使得机械手爪运动机构7移动到y轴左右两端，而且可以进行旋转，大大方便了机械手的抓取。
31.此外，各个结构大量地采用了铝合金和/或不锈钢材质，这样使结构能耐高温高湿以及耐腐蚀，从而满足特殊的环境要求。
32.根据上述的各个结构，如x轴龙门直线运动机构4、y轴直线运动机构8、z轴直线运动机构6等这些机结构，在优化时，也可以考虑采用标准的运动模组替代机构实现。
33.本实用新型在抓取滚瓶时的运动轨迹与抓取t瓶时的运动轨迹类似。参照图4和图6，在滚瓶安装架的滚瓶机架9上装载着滚瓶，然后滚瓶机架9再安装在滚瓶架11上，且位于机械手系统10的左右两侧；又或者，参照图5和图7，在t瓶机架12上装载着t瓶，然后t瓶机架12再安装在t瓶架13上，且位于机械手系统10左右两侧。
34.本实用新型在抓取滚瓶或t瓶时的运动过程如下：
35.先使x轴龙门直线运动机构4带动整个机械手系统10在x轴方向进行移动，并移动至指定位置。然后，z轴直线运动机构6在z轴方向进行运动，带动y轴直线运动机构8与机械手爪运动机构7等结构，移动到需要抓取的滚瓶或者t瓶位置。
36.此时，机械手爪运动机构7张开机械手爪，接着y轴直线运动机构8在y轴方向进行运动，带动机械手爪运动机构7向左或向右移动到指定位置，接着机械手爪运动机构7夹紧滚瓶或t瓶。接着，z轴直线运动机构6在z轴方向运动，上升一定的距离，然后y轴直线运动机构8复位。以此，取出培养瓶。
37.系统r0底部旋转运动机构2旋转一定的角度，z轴直线运动机构6移动下降到一定高度，机械手关节r1旋转运动机构1逆时针或顺时针旋转到一定的角度，接着y轴直线运动机构8移动到右边或者左边的极限位置，x轴龙门直线运动机构4机械运动，把整个培养瓶送至指定的位置。以此，送出培养瓶。
38.机械手在抓取的过程中，如果机械手系统10在左边进行工作，待左边的培养瓶抓取完毕后，机械手关节r1旋转运动机构1旋转方向，使机械手爪能够抓取另一面。
39.当机械手爪把瓶架上左右两端以及前面的培养瓶都取完后，抓取后面的培养瓶时，此时的系统r0底部旋转运动机构2要进行反转，方便机械手抓取后面位置的培养瓶。
40.抓取之后，系统r0底部旋转运动机构2复位，系统r0底部旋转运动机构2旋转一定的角度，z轴直线运动机构6移动下降至一定的高度，机械手关节r1旋转运动机构1逆时针或者顺时针旋转到一定的角度，接着y轴直线运动机构8移动至右边或左边的极限位置，x轴龙门直线运动机构4继续运动，把整个培养瓶送出至指定位置。
41.本实用新型在抓取细胞工厂时的运动稍微复杂，需要进行三轴联动，运动过程如下：
42.参照图3和图8，在抓取细胞工厂时，整个机械手系统10需要调整姿态，先使z轴直线运动机构6在z轴方向上运动，带动y轴直线运动机构8与机械手爪运动机构7等结构，移动到需要抓取的细胞工厂位置。
43.x轴龙门直线运动机构4带动整个机械手系统10在x轴方向上进行移动，移动到指定位置，系统r0底部旋转运动机构2旋转一定角度，同时也使机械手关节r1旋转运动机构1旋转一定的角度，同时y轴直线运动机构8移动到指定位置，调整好姿态，张开机械手爪运动机构7，然后x轴龙门直线运动机构4和y轴直线运动机构8同时运动，进入细胞工厂培养瓶的底部，然后通过机械手爪运动机构7夹紧细胞工厂培养瓶。接着z轴直线运动机构6向上移动，然后x轴龙门直线运动机构4和y轴直线运动机构8同时反向运动，取出细胞工厂培养瓶。
44.取出细胞工厂培养瓶后，继续调整姿态，系统r0底部旋转运动机构2复位，y轴直线运动机构8、机械手关节r1旋转运动机构1同时运动，调整好一定姿态，x轴龙门直线运动机构4再运动，送至指定的位置，然后整个机械系统复位。
45.以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：包括x轴直线运动机构、设置在所述x轴直线运动机构上的系统r0底部旋转运动机构(2)、设置在所述系统r0底部旋转运动机构(2)上的z轴直线运动机构(6)、设置在所述z轴直线运动机构(6)上的y轴直线运动机构(8)、设置在所述y轴直线运动机构(8)上的机械手关节r1旋转运动机构(1)、以及设置在所述机械手关节r1旋转运动机构(1)上的机械手爪运动机构(7)，x轴方向、z轴方向和y轴方向两两相互垂直，所述系统r0底部旋转运动机构(2)可围绕z轴逆时针或顺时针旋转，所述机械手关节r1旋转运动机构(1)可围绕x轴逆时针或顺时针旋转。2.根据权利要求1所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述x轴直线运动机构采用龙门结构。3.根据权利要求2所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述系统r0底部旋转运动机构(2)通过连接底板(5)设置在所述x轴直线运动机构上。4.根据权利要求1所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述z轴直线运动机构(6)设置有刹车装置。5.根据权利要求1所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述x轴直线运动机构设置在大底板(3)上。6.根据权利要求1所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述x轴直线运动机构、所述z轴直线运动机构(6)和/或所述y轴直线运动机构(8)采用运动模组。7.根据权利要求1所述的一种五轴三坐标机械抓取结构，其特征在于：所述x轴直线运动机构、所述z轴直线运动机构(6)和/或所述y轴直线运动机构(8)采用铝合金和/或不锈钢材质。
技术总结本实用新型涉及一种五轴三坐标机械抓取结构，涉及生物制药、细胞治疗及相关设备的领域，其包括X轴直线运动机构、设置在X轴直线运动机构上的系统R0底部旋转运动机构、设置在系统R0底部旋转运动机构上的Z轴直线运动机构、设置在Z轴直线运动机构上的Y轴直线运动机构、设置在Y轴直线运动机构上的机械手关节R1旋转运动机构、以及设置在机械手关节R1旋转运动机构上的机械手爪运动机构。本实用新型具有能在高温高湿的狭小空间、带有一定的腐蚀性环境里运动，且包络轨迹无死角位置的效果。且包络轨迹无死角位置的效果。且包络轨迹无死角位置的效果。
技术研发人员：陈滨阳 张铭 胥坤
受保护的技术使用者：上海东富龙医疗装备有限公司
技术研发日：2021.10.08
技术公布日：2022/7/5
