[发明专利]表面检测和拾取工具机械手

说明书

本发明涉及一种拾取工具机械手设备，用于从培养介质收集样本。在第一操作模式中，允许拾取工具在轴向方向上相对于设备的支撑结构移动。检测器可响应于主体在轴向方向上的移动而产生信号，从而确定拾取工具接触介质时的高度。当从培养介质收集样本时，该设备可以第一模式操作。第二操作模式限制或阻止拾取工具的轴向移动。在一些情况下，当容纳新的拾取工具或丢弃使用过的拾取工具时，该设备可在第二模式中操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时申请No.62/140,002的申请日的权益，该临时申请的申请日为2015年3月30日，名称为“SURFACE DETECTION AND PICKTOOL MANIPULATOR”，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本申请的主题涉及机器人机械手装置及其操作方法。在一个示例中，机器人机械手装置可用于从诸如琼脂盘的培养介质收集样本。

为了使用机器人系统收集样本，例如，从诸如琼脂盘的粘性培养介质收集微生物或细菌培养体的样本，机器人系统自身的精确定位以收集样本是必要的。培养体在水平面内的位置(例如卡笛尔坐标空间中在X和Y水平方向的位置)可以通过基于成像系统的计算而被确定。然而，这样的成像系统不能以足够的精确度确定培养介质的垂直位置。使用成像系统确定垂直位置可以是困难的，因为样本和培养介质中的每个均可以在诸如但不限于颜色、透明度、反射系数和含水率等特征方面极大地变化。

已经提出和探索了多种方法，但到现在为止没有发现合适的方案。确定样本的垂直位置是必要的，因为相对于培养介质的表面移动机器人系统过深可能导致系统收集过多培养介质的材料，或者收集过少的样本，例如收集过少的细菌。在任一种情况下，这些问题可导致不稳定的测量和不可靠的测试结果。

考虑到这些问题，需要机器人收集系统和其方法的进一步改进。

发明内容

根据公开的实施例的一个方面，本文记载了从培养介质收集样本的设备。该设备包括将容纳一次性拾取工具的主体部分。如此，主体部分被配置为容纳使用后可容易地从主体部分分离的拾取工具。在描述的实施例中，该主体和拾取工具组件大致轴向对准。该设备包括检测器，该检测器在拾取工具与培养介质或布置在培养介质上的样本接触时，响应于施加到拾取工具的力而生成信号。

该设备被配置为以至少第一和第二模式操作。在第一模式中，该主体和拾取工具组件在轴向方向上相对自由地移动。这个方向大概垂直于培养介质的表面。第二模式比所述设备在第一模式中时对主体和拾取工具组件的轴向移动施加更大的阻力。

该拾取工具被配置为基于预定运动范围操作。在一个实施例中，当在第二模式中时，对轴向方向中的移动的阻力在主体位移超过预定运动范围时逐渐增加。在另一实施例中，在第二模式中，移动的阻力量基于主体的位移超过第一预定运动范围而以阶梯函数增加。

在一些实施例中，该设备具有弹簧，弹簧被配置为当设备转换为第二模式时，响应于主体在拾取工具和布置在培养介质上的样本之间接触时或接触后的移动而开始抵抗主体的轴向移动。例如，该设备被配置为在拾取工具与设置在培养介质上的样本处于接触或开始接触时从第一模式转换为第二模式。

在一些实施例中，该检测器被配置为响应于检测该设备与样本之间的相对位置而生成信号。