具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有的流水线系统中为降低操作人员的劳动强度，抓取装置一般设置为自动化处理，只有出现故障或报警信息后操作人员才会来到抓取装置处进行异常情况的处理，所以提高抓取装置的智能化程度是至关重要的。然而，现有的流水线系统中只要存在异常情况，都会报警，以通知操作人员尽快处理，并不能判断异常情况是否需要操作人员立即处理。因此对于一些不需要立即处理的异常情况也会报警，导致操作人员频繁地处理本不必要立即处理的异常情况，操作人员的劳动强度很高，流水线系统的智能化程度较低。基于此，本发明实施例提供的一种样本架抓取方法、装置和系统，可有以效提高智能化程度。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种样本架抓取方法进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供一种样本架抓取方法，应用于样本架抓取系统的控制单元，样本架抓取系统包括抓手，抓手用于抓取样本架；参见图1所示的一种样本架抓取方法的流程图，该样本架抓取方法包括如下步骤：

步骤S102，初始化抓手，以使抓手回到预设的初始位置并处于张开状态。

样本架抓取系统的控制单元可以为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或者MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等具有数据处理功能的单元。上述抓手即为抓取装置，通过抓手可以从流水线系统中抓取样本架。预设位置即抓手执行抓取操作前的位置，该位置一般由操作人员预先设定。

步骤S104，控制抓手的步进电机，以带动抓手完成抓取操作。

抓取操作即抓手抓取样本架的操作，抓取操作可以通过步进电机执行，因此，控制单元可以控制抓手的步进电机，从而带动抓手完成抓取操作。

步骤S106，基于预设的时间间隔对步进电机的电流值进行采样，并判断电流值是否超过预设的第一阈值。

预设的时间间隔可以为1秒、2秒等，一般由操作人员预先设定，控制单元可以每间隔上述时间间隔对步进电机的电流值进行采样，如果抓手抓取了样本架，则之后采样的电流值会超过预设的第一阈值；如果抓手一直没有抓取样本架，则采样的电流值一直不会超过预设的第一阈值。

步骤S108，如果是，获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹住信息表征抓取操作抓住样本架。

如果电流值超过预设的第一阈值，则认为抓取操作抓住了样本架，控制单元可以获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数。

步骤S110，如果否，获取夹空信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹空信息表征抓取操作没有抓住样本架。

如果电流值没有超过预设的第一阈值，则认为抓取操作没有抓住样本架，控制单元可以获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数。

本发明实施例提供的一种样本架抓取方法，可以在初始化抓手后控制抓手的步进电机完成抓取操作，同时进行电流值的采样；如果电流值超过第一阈值，获取夹住信息和完成抓取操作所走的第一步数；如果电流值不超过第一阈值，获取夹空信息和完成抓取操作所走的第一步数。该方式中可以通过采样的电流值准确判断是抓取操作是否抓住样本架，从而提高了样本架抓取系统的智能化程度。

实施例二：

本实施例提供了另一种样本架抓取方法，该方法在上述实施例的基础上实现；本实施例重点描述抓取操作抓住了样本架之后的具体实施方式。参见图2所示的另一种样本架抓取方法的流程图，本实施例中的样本架抓取方法包括如下步骤：

步骤S202，控制抓手完成抓取操作，获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹住信息表征抓取操作抓住样本架。

上述步骤S202包含上述步骤S102、S104、S106和S108，首先说明流水线系统中样本架抓取系统的结构，参见图3所示的一种流水线起始端的样本架抓取系统的示意图，包括轨道1、支架10、抓取装置20、转向装置30、来料装置50和未示出的控制单元。抓取装置20可沿支架10的轨道100上下移动，还可随着转向装置30转动从而使得抓取装置20可将来料装置50上的样本架40抓取后放置到轨道1上。

之后说明流水线系统中抓手的结构，抓手也可以称为抓取装置，参见图4所示的一种抓取装置的示意图，抓取装置20包括支撑板200、一对抓手201、驱动一对抓手相互靠近或背离的步进电机202、由步进电机202驱动而旋转的螺杆203、一端与抓手固定连接一端与螺杆螺纹连接的螺母件204、与抓手端部206滑动连接的滑块205、位于抓手尾端的挡板209以及固定安装在支撑板200上的光电传感器208。在抓手上还设置有定位凸起207。

另外，可以参见图5所示的一种抓取装置抓取样本架的示意图，抓手抓取样本架40时，定位凸起207应当与样本架40上的定位孔402匹配，从而使得抓手稳定可靠的抓取样本架，在样本架40上可选择地放置有多个试管401和条形码403，试管401内存放有待测试样本，条形码403可被流水线系统的扫描头扫描，从而可知晓样本架类型、待测样本的类型和需进行的测试项目。如上述，定位凸起207应当与定位孔402匹配以完成定位和抓取，但在实际操作中，由于样本架40从来料装置50来料时其位置并一定准确，存在定位凸起未与定位孔402匹配的情况，如定位凸起207抵接了样本架的非定位位置404。

其中，抓手抓取样本架的过程可以通过下述步骤实施：初始化抓手，以使抓手回到预设的初始位置并处于张开状态；控制步进电机，以带动抓手完成抓取操作；基于预设的时间间隔对步进电机的电流值进行采样，并判断电流值是否超过预设的第一阈值；如果是，获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；如果否，获取夹空信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹空信息表征抓取操作没有抓住样本架。

参见图6所示的一种样本架抓取方法的示意图，在开始后，初始化抓手，步进电机202驱使一对抓手201相互远离而位于起始位置，一对挡板209分别位于一对光电传感器208处，控制单元根据步进电机和光电传感器反馈信号确定抓手是否已初始化。而后步进电机带动一对抓手相向运动，在这个过程中按预定间隔时间对步进电机的电流值进行采样(也可以是对电压值进行采样)，处理器对电流值进行处理后与设定的阈值1(即第一阈值)进行比较，若超过了阈值1则向控制单元的存储器发送夹住消息和步进电机所走的步数，若步进电机在走过设定的最大步数后电流值仍未超过阈值，则向存储器发送夹空消息和所走的步数。对电流值进行处理的步骤可包括：信号增强、滤波、信号放大和模数转换，该处理可采用常用的电路进行。

在前一步中，完成发送夹住信息后抓取装置20在转向装置30和位于支架10上的电机驱使下朝向目标位置即轨道1移动，从而完成抓取动作。

步骤S204，对第一步数和对应关系进行匹配，得到匹配结果。

样本架抓取系统还包括数据库，数据库存储有抓手的抓取操作所走的步数与样本架类型的对应关系；对第一步数和对应关系进行匹配，即将第一步数与数据库进行匹配，可以通过下述步骤执行：确定对应关系是否包括第一值；其中，第一值与第一步数的差小于预设的第二阈值；如果对应关系包括第一值，匹配结果表征匹配成功；如果对应关系不包括第一值，匹配结果表征匹配失败。

参见图7所示的另一种样本架抓取方法的示意图，在存储器接收到夹住信息和所走的步数s(即第一步数)后，处理器可访问存储器，处理器将所走步数s与数据库中的值进行匹配。

步骤S206，基于匹配结果确定抓手的步进电机是否失步。

若匹配成功则记录该样本架类型并将该类型发送给流水线系统的主控单元以与流水线扫描头扫描的条形码403信息进行校对。若匹配不成功，则进一步询问步进电机是否失步，若判定为电机失步，则抓手驱动样本架移动，并将失步信息发送给存储器，若判定电机未失步，则发送报警信号给存储器和显示单元。

具体来说，样本架抓取系统包括扫描头，抓手包括条形码，可以通过下述方法获取条形码信息：从对应关系中查找第一值对应的样本架类型；获取扫描头扫描条形码得到的条形码信息；基于条形码信息对样本架类型进行校验；如果校验成功，发送样本架类型。

数据库中存储的值为各种样本架的类型，如不同的宽度数据20mm、30mm、40mm等，根据步进电机所走的步数可计算出对应的抓手相对移动的距离，若抓手移动的距离与样本架宽度数据相匹配，则认为抓手正确抓取了样本架，优选的是，在匹配时进行冗余量计算，例如：若抓手相对移动的距离为28mm，则进行冗余计算：29mm+/-2，即与样本架的宽度数据30mm匹配，如此设置可使得即使有轻微偏移的样本架也可被认为是抓取成功，提高系统的兼容性。

如果匹配失败，则可以再次初始化抓手，确定电机是否失步，例如：如果匹配结果表征匹配失败，初始化抓手，并记录抓手在初始化过程中所走的第二步数；确定第一步数与第二步数是否相等；如果是，抓手的步进电机没有失步；如果否，抓手的步进电机失步。

询问步进电机是否失步的步骤为再次初始化抓手，回到初始张开位置并以检测到光电传感器208的信号为准，记录该步中的步进电机的步数n(即第二步数)，然后将步数n与步数s(即第一步数)进行比较，若相等，则认为没有失步，如不同，则认为失步。

步骤S208，如果失步，控制抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动，并发送失步信息。

在电机失步的情况下，表明极有可能实际抓取到了正确的样本架但因电机失步而导致与数据库值不匹配，从而认为未抓取到正确的样本架，为降低操作人员工作强度(如需要操作人员目视确认发生异常的真实原因)，抓手仍驱动样本架移动，即在转向装置30和位于支架10上的电机驱使下朝向目标位置移动，并发送失步信息给存储器，待操作人员空闲时集中处理。

步骤S210，如果没有失步，发送报警信号。

在电机没有失步的情况下所走的步数s与数据库值不匹配，说明有极大的可能性是抓手抓取到了异物或抓手的机械结构出现了损坏，无论是抓取到了异物还是抓手的机械结构出现了损坏，均需要维护人员进行处理后才能进行下一步操作，故发出报警信号。

在进行移动的过程中还可能出现其他的异常情况，本实施例还提供下述方法以确定移动的过程中出现的异常情况是否为需要立即处理的异常情况：在进行移动的过程中基于时间间隔对步进电机的第二电流值进行采样；如果第二电流值的变化量超过了预设的变化范围，确定第二电流值是否超过了预设的上限值；如果超过了上限值，控制抓手沿滑轨上行预设的距离后，再向目标位置进行移动；如果没有超过上限值，继续控制抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动；判断第二电流值是否超过预设的第三阈值；其中，第三阈值大于第一阈值；如果否，发送报警信号；如果是，获取第二夹住信息和抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动所走的第三步数。

参见图8所示的另一种样本架抓取方法的示意图，在抓手带着样本架朝向目标位置移动的过程中，按预定间隔时间对步进电机的电流值(即第二电流值)进行采样并处理，控制单元询问该电流值的变化是否超过范围2(即第二阈值)，若没有超过，重复上述过程。若超过限定的范围值则进一步询问是否超过上限值，若超过了上限值则转向装置30带着抓手回转或回走预定距离，在电机的驱动下沿轨道100上行一定距离后再向目标位置移动。

此步的目的在于，在朝向目标位置移动的过程中，试管内的样本，尤其是液体样本难免会晃动，因此样本架难免会轻微晃动，也即电流值有可能会变动，但若电流值突然变大(超过上限值)说明极有可能在朝向目标位置移动的路径上存在障碍物，此时若不改变路径会导致样本架脱落甚至烧毁步进电机，因此设置为回走一定距离后向上进行绕行，在上方一般为空旷区域，存在障碍物的可能性较低。

若没有超过上限值，则说明电流值突然变小，也即样本架出现了松动而导致夹持力变小或者样本架掉落，参见图9所示的一种电机电流与时间的关系示意图，该电流值是经过处理的。曲线01表示电机未工作或未夹取到样本架，此时是低水平的电流值。曲线02表示电机带动抓手开始抓取样本架，当达到阈值I1(即第一阈值)后，控制单元认为夹住了样本架，发送夹住信息和电机所走的步数，抓手带着样本架朝向目标位置移动。

在移动的过程中持续对电流进行采样和处理，若样本架被正常转移到轨道处，在这个过程中电流的变化也没有超过范围I2(即第二阈值)，则其曲线如05所示，若出现曲线06，则表示在运送路径中可能存在障碍物，此时回走一定距离后向上进行绕行。若电流值变化/波动超过范围值I2，即其超过了范围值I2的下限值，说明极有可能的原因是样本架出现了松动而导致夹持力变小甚至样本架掉落。

此时步进电机驱动抓手进一步相向运动，并将阈值I1调整为I3(即第三阈值)，其中I3大于I1，控制单元询问电流值是否超过了I3，若没有超过则表示样本架极有可能掉落，此时表现为曲线03，发出报警信号，以提醒操作人员需进行立即处理。若电流值超过了阈值I3，表示极有可能是因为样本架出现了松动而导致夹持力变小(如在最开始夹持时定位凸起207抵接了样本架的非定位位置404)，此时发送夹住消息和所走的步数给存储器，抓手继续向目标位置移动，如曲线04所示。优选的是，在移动的过程中，仍进行电流变化值是否超过范围2的判断。

此外，还要看在主控单元存储电流与时间的第二对应关系(例如时间-电流示意图)，例如：确定第二电流值和采集电流与时间的第二对应关系；响应针对第二对应关系的调取操作，显示第二对应关系。

时间-电流示意图信息存储在主控单元中并处于可从显示单元调用状态，方便操作人员/维修人员查看最可能的故障发生点，以方便更加快速地有针对性的维修和保养。

另外，上述曲线均可以为实时绘制，但控制单元基于该曲线所作出下一步指令之前，是基于事件已发生而作出的，如曲线03和曲线04，在某时刻电流值均突然降低，此时控制单元控制电机进一步夹紧，若在设定的时间内电流值开始上升并超过I1则认为再次夹紧成功，若在设定的时间内电流值未上升则认为再次夹紧失败，但仍对该电流信号进行记录。

综上，本发明实施例提供的上述方法，可有效提高智能化程度，避免操作人员频繁地处理本不必要立即处理的异常情况，降低劳动强度。

实施例三：

对应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种样本架抓取装置，应用于样本架抓取系统的控制单元，样本架抓取系统包括抓手，抓手用于抓取样本架。如图10所示的一种样本架抓取装置的结构示意图，该样本架抓取装置包括：

抓手初始化模块1001，用于初始化抓手，以使抓手回到预设的初始位置并处于张开状态；

步进电机控制模块1002，用于控制抓手的步进电机，以带动抓手完成抓取操作；

电流值采样模块1003，用于基于预设的时间间隔对步进电机的电流值进行采样，并判断电流值是否超过预设的第一阈值；

夹住信息获取模块1004，用于如果是，获取夹住信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹住信息表征抓取操作抓住样本架；

夹空信息获取模块1005，用于如果否，获取夹空信息和抓手完成抓取操作所走的第一步数；其中，夹空信息表征抓取操作没有抓住样本架。

本发明实施例提供的一种样本架抓取装置，可以在初始化抓手后控制抓手的步进电机完成抓取操作，同时进行电流值的采样；如果电流值超过第一阈值，获取夹住信息和完成抓取操作所走的第一步数；如果电流值不超过第一阈值，获取夹空信息和完成抓取操作所走的第一步数。该方式中可以通过采样的电流值准确判断是抓取操作是否抓住样本架，从而提高了样本架抓取系统的智能化程度。

样本架抓取系统还包括数据库，数据库存储有抓手的抓取操作所走的步数与样本架类型的对应关系；参见图11所示的另一种样本架抓取装置的结构示意图，该样本架抓取装置还包括：步进电机判断模块1006，与夹住信息获取模块1004连接，步进电机判断模块1006，用于对第一步数和对应关系进行匹配，得到匹配结果；基于匹配结果确定抓手的步进电机是否失步；如果失步，控制抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动，并发送失步信息。

上述步进电机判断模块，用于确定对应关系是否包括第一值；其中，第一值与第一步数的差小于预设的第二阈值；如果对应关系包括第一值，匹配结果表征匹配成功；如果对应关系不包括第一值，匹配结果表征匹配失败。

上述样本架抓取系统包括扫描头，抓手包括条形码；上述步进电机判断模块，还用于从对应关系中查找第一值对应的样本架类型；获取扫描头扫描条形码得到的条形码信息；基于条形码信息对样本架类型进行校验；如果校验成功，发送样本架类型。

上述步进电机判断模块，用于如果匹配结果表征匹配失败，初始化抓手，并记录抓手在初始化过程中所走的第二步数；确定第一步数与第二步数是否相等；如果是，抓手的步进电机没有失步；如果否，抓手的步进电机失步。

上述步进电机判断模块，还用于如果没有失步，发送报警信号。

上述步进电机判断模块，还用于在进行移动的过程中基于时间间隔对步进电机的第二电流值进行采样；如果第二电流值的变化量超过了预设的变化范围，确定第二电流值是否超过了预设的上限值；如果超过了上限值，控制抓手沿滑轨上行预设的距离后，再向目标位置进行移动；如果没有超过上限值，继续控制抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动；判断第二电流值是否超过预设的第三阈值；其中，第三阈值大于第一阈值；如果否，发送报警信号；如果是，获取第二夹住信息和抓手驱动样本架朝向目标位置进行移动所走的第三步数。

上述步进电机判断模块，还用于确定第二电流值和采集电流与时间的第二对应关系；响应针对第二对应关系的调取操作，显示第二对应关系。

本发明实施例提供的样本架抓取装置，与上述实施例提供的样本架抓取方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例四：

本发明实施例还提供了一种样本架抓取系统，用于运行上述样本架抓取方法；参见图12所示的一种样本架抓取系统的结构示意图，该样本架抓取系统包括存储器104和处理器101，其中，存储器104用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器101执行，以实现上述样本架抓取方法。

进一步地，图12所示的样本架抓取系统还包括总线102和通信接口103，处理器101、通信接口103和存储器104通过总线102连接。

其中，存储器104可包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图12中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器104，处理器101读取存储器104中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述样本架抓取方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的样本架抓取方法、装置和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，样本架抓取系统，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。