本發(fā)明涉及自動化高通量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三自由度機械臂裝置及機械手平臺系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在例如石油化工、生物醫(yī)藥等實驗室或科研中心，每天都需要進行大量的實驗，而一個完整實驗流程通常又需要多種不同的專業(yè)實驗及分析設(shè)備，在實驗過程中，實驗人員需做大量過程轉(zhuǎn)換工作，若實驗人員一個接一個的操作，降低了實驗的效率，同時會有人為操作誤差，實驗過程的精確性和統(tǒng)一性無法保證，降低了實驗的精度，亦造成人力、物力和時間的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高通量機械手平臺系統(tǒng)，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)進行實驗時，實驗人員需做大量過程轉(zhuǎn)換工作，降低了實驗的效率，同時會有人為操作誤差，實驗過程的精確性和統(tǒng)一性無法保證，降低了實驗的精度，亦造成人力、物力和時間的浪費的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三自由度機械臂裝置包括：X軸機構(gòu)，包括：支撐架、第一傳動部件、X軸導軌及若干X軸驅(qū)動部件，所述X軸導軌與所述支撐架連接，所述若干X軸驅(qū)動部件活動設(shè)置在所述X軸導軌上，所述第一傳動部件一端與所述支撐架一端連接，另一端穿過所述若干X軸驅(qū)動部件與所述支撐架另一端連接；若干Y軸機構(gòu)，包括：支撐臂、Y軸導軌、Y軸驅(qū)動部件及第二傳動部件，所述支撐臂與所述若干X軸驅(qū)動部件連接，所述Y軸導軌設(shè)置在所述支撐臂內(nèi)，所述Y軸驅(qū)動部件活動設(shè)置在所述支撐臂的一端，所述第二傳動部件一端套接在所述Y軸驅(qū)動部件上，另一端設(shè)置在所述支撐臂另一端；若干Z軸機構(gòu)，包括：Z軸驅(qū)動部件、升降導軌、Z軸導軌及第三傳動部件，所述Z軸驅(qū)動部件與所述第二傳動部件連接，所述Z軸驅(qū)動部件與所述Y軸導軌活動連接，所述Z軸導軌與所述Z軸驅(qū)動部件活動連接，所述Z軸導軌與所述第三傳動部件連接，所述Z軸驅(qū)動部件通過所述第三傳動部件帶動所述Z軸導軌動作，所述升降導軌與所述Z軸導軌連接。

進一步地，所述第一傳動部件包括：X軸正時帶輪，與所述X軸驅(qū)動部件的輸出軸連接；第一X軸惰輪，設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件上；第二X軸惰輪，設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件上；X軸正時皮帶，一端與所述支撐架一端連接，另一端依次穿過所述第一X軸惰輪、X軸正時帶輪及第二X軸惰輪與所述支撐架另一端連接。

進一步地，所述支撐臂包括：臂梁，一端設(shè)置有臂前蓋，另一端設(shè)置有臂后蓋；連接蓋板，與所述臂梁連接；臂上蓋，與所述臂梁連接。

進一步地，所述第二傳動部件包括：Y軸正時帶輪，與所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)的輸出軸連接；帶輪支架，設(shè)置在所述支撐臂另一端；Y軸惰輪，活動設(shè)置在所述帶輪支架上；Y軸正時皮帶，一端套接在所述Y軸正時帶輪上，另一端套接在所述Y軸惰輪上，所述Y軸正時皮帶與所述Z軸驅(qū)動部件連接。

進一步地，所述第三傳動部件包括：齒輪，與所述Z軸驅(qū)動部件的輸出軸連接；齒條，設(shè)置在所述Z軸導軌上，所述齒輪與所述齒條嚙合。

進一步地，所述機械臂裝置還包括：X軸位置傳感器，設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件上；Y軸信號卡，設(shè)置在所述第二傳動部件上，所述Y軸信號卡固定位置與所述第二傳動部件初始相位位置相一致；Y軸位置傳感器，設(shè)置在所述Y軸驅(qū)動部件上；Z軸信號卡，設(shè)置在所述Z軸導軌上，所述Z軸信號卡固定位置與所述Z軸機構(gòu)在Z軸方向上的初始位置相一致；Z軸位置傳感器，設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件上。

進一步地，所述Z軸機構(gòu)還包括：升降部件，設(shè)置在所述升降導軌上；所述升降部件包括：氣缸及連接器，所述氣缸一端與所述升降導軌連接，另一端與所述連接器連接，所述連接器活動設(shè)置在所述升降導軌上。

進一步地，所述Z軸機構(gòu)還包括：位置保持部件，設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件及Z軸導軌上；所述位置保持部件包括：均衡器、滑輪支架、第一滑輪、第二滑輪及第三滑輪，所述均衡器設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件上，所述第三滑輪設(shè)置在所述Z軸導軌上，所述滑輪支架設(shè)置在所述Z軸導軌上，所述第二滑輪及第一滑輪設(shè)置在所述滑輪支架上，所述均衡器的拉線依次繞過所述第一滑輪、第二滑輪及第三滑輪與所述Z軸導軌連接。

本發(fā)明還提供一種機械手平臺系統(tǒng)，所述機械手平臺系統(tǒng)包括三自由度機械臂裝置。

進一步地，所述機械手平臺系統(tǒng)還包括：框架裝置，與所述X軸機構(gòu)連接，所述框架裝置上設(shè)置有若干功能模塊，所述Z軸機構(gòu)在所述框架裝置上對所述功能模塊進行動作；所述框架裝置包括：支撐框架，與所述X軸機構(gòu)連接，所述支撐框架上設(shè)置有若干功能模塊，所述Z軸機構(gòu)在所述支撐框架上對所述功能模塊進行動作。

本發(fā)明提供的三自由度機械臂裝置的X軸機構(gòu)的第一傳動部件一端與支撐架一端連接，另一端穿過若干X軸驅(qū)動部件與支撐架另一端連接，啟動X軸驅(qū)動部件，使X軸驅(qū)動部件在第一傳動部件及X軸導軌上動作，若干Y軸機構(gòu)的支撐臂與X軸驅(qū)動部件連接，X軸機構(gòu)帶動若干Y軸機構(gòu)在X軸方向上動作，若干Z軸機構(gòu)的Z軸驅(qū)動部件與若干Y軸機構(gòu)的第二傳動部件連接，Y軸驅(qū)動部件通過第二傳動部件帶動Z軸驅(qū)動部件在Y軸導軌上沿Y軸方向上動作，帶動Z軸驅(qū)動部件到達工作位，Z軸驅(qū)動部件通過第三傳動部件帶動Z軸導軌在Z軸方向上動作，升降導軌與Z軸導軌連接形成一框架，通過在框架上設(shè)置功能手進行實驗操作，可以完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等，能夠進行自動化高通量的實驗，大幅提高實驗的效率，避免了人為操作誤差，也保證了實驗過程的精確性和統(tǒng)一性，提高實驗的精度，節(jié)約人力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的機械手平臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的三自由度機械臂裝置的X軸機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A處放大圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的三自由度機械臂裝置的Y軸機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中Y軸機構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的三自由度機械臂裝置的Z軸機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6中Z軸機構(gòu)的升降部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖6中Z軸機構(gòu)的位置保持部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參見圖2-6，本發(fā)明實施例提供的一種三自由度機械臂裝置包括：X軸機構(gòu)1、若干Y軸機構(gòu)2及若干Z軸機構(gòu)3。

所述X軸機構(gòu)1包括：支撐架1-1、第一傳動部件1-2、X軸導軌1-3及若干X軸驅(qū)動部件1-4，所述X軸導軌1-3與所述支撐架1-1連接，所述若干X軸驅(qū)動部件1-4活動設(shè)置在所述X軸導軌1-3上，所述第一傳動部件1-2一端與所述支撐架1-1一端連接，另一端穿過所述若干X軸驅(qū)動部件1-4與所述支撐架1-1另一端連接；

所述若干Y軸機構(gòu)2包括：支撐臂2-1、Y軸導軌2-2、Y軸驅(qū)動部件2-8及第二傳動部件2-3，所述支撐臂2-1與所述若干X軸驅(qū)動部件1-4連接，所述Y軸導軌2-2設(shè)置在所述支撐臂2-1內(nèi)，所述Y軸驅(qū)動部件2-8活動設(shè)置在所述支撐臂2-1的一端，所述第二傳動部件2-3一端套接在所述Y軸驅(qū)動部件2-8上，另一端設(shè)置在所述支撐臂2-1另一端；

所述若干Z軸機構(gòu)3包括：Z軸驅(qū)動部件3-9、升降導軌3-2、Z軸導軌3-8及第三傳動部件3-10，所述Z軸驅(qū)動部件3-9與所述第二傳動部件2-3連接，所述Z軸驅(qū)動部件3-9與所述Y軸導軌2-2活動連接，所述Z軸導軌3-8與所述Z軸驅(qū)動部件3-9活動連接，所述Z軸導軌3-8與所述第三傳動部件3-10連接，所述Z軸驅(qū)動部件3-9通過所述第三傳動部件3-10帶動所述Z軸導軌3-8動作，所述升降導軌3-2與所述Z軸導軌3-8連接。

本發(fā)明技術(shù)方案的X軸機構(gòu)1的第一傳動部件1-2一端與支撐架1-1一端連接，另一端穿過若干X軸驅(qū)動部件1-4與支撐架1-1另一端連接，啟動X軸驅(qū)動部件1-4，使X軸驅(qū)動部件1-4在第一傳動部件1-2及X軸導軌1-3上動作，若干Y軸機構(gòu)2的支撐臂2-1與X軸驅(qū)動部件1-4連接，X軸機構(gòu)1帶動若干Y軸機構(gòu)2在X軸方向上動作，若干Z軸機構(gòu)3的Z軸驅(qū)動部件3-9與若干Y軸機構(gòu)2的第二傳動部件2-3連接，Y軸驅(qū)動部件2-8通過第二傳動部件2-3帶動Z軸驅(qū)動部件3-9在Y軸導軌2-2上沿Y軸方向上動作，帶動Z軸驅(qū)動部件3-9到達工作位，Z軸驅(qū)動部件3-9通過第三傳動部件3-10帶動Z軸導軌3-8在Z軸方向上動作，升降導軌3-2與Z軸導軌3-8連接形成一框架，通過在框架上設(shè)置功能手3-6進行實驗操作，可以完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等，能夠進行自動化高通量的實驗，大幅提高實驗的效率，避免了人為操作誤差，也保證了實驗過程的精確性和統(tǒng)一性，提高實驗的精度，節(jié)約人力。

詳細介紹第一傳動部件的結(jié)構(gòu)。

所述第一傳動部件包括：X軸正時帶輪1-2-2、第一X軸惰輪1-2-1、第二X軸惰輪1-2-3及X軸正時皮帶1-2-4。

所述X軸正時帶輪1-2-2與所述X軸驅(qū)動部件1-4的輸出軸連接，所述X軸驅(qū)動部件1-4的輸出軸帶動所述X軸正時帶輪1-2-2轉(zhuǎn)動。

所述第一X軸惰輪1-2-1設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件1-4上。

所述第二X軸惰輪1-2-3設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件1-4上。

所述X軸正時皮帶1-2-4一端與所述支撐架1-1一端連接，另一端依次穿過所述第一X軸惰輪1-2-1、X軸正時帶輪1-2-2及第二X軸惰輪1-2-3與所述支撐架1-1另一端連接。

所述X軸驅(qū)動部件1-4包括X軸電機1-4-1及X軸電機支架1-4-2，所述X軸電機1-4-1與X軸電機支架1-4-2連接。具體地，在本實施方式中，所述X軸電機1-4-1通過螺栓與X軸電機支架1-4-2連接，在其它實施方式中，所述X軸電機1-4-1可通過其它方式如軸銷等與X軸電機支架1-4-2連接。所述X軸電機1-4-1與所述X軸導軌1-3活動連接。具體地，在本實施方式中，所述X軸電機1-4-1通過滑塊與所述X軸導軌1-3活動連接，所述X軸電機1-4-1可通過滑塊在所述X軸導軌1-3上滑動。

所述X軸電機支架1-4-2作為所述X軸電機1-4-1安裝支架，與所述X軸電機1-4-1一起運動，同時又作為與所述Y軸機構(gòu)2的連接支架，從而帶動所述Y軸機構(gòu)2沿X軸移動。所述X軸電機1-4-1通過滑塊安裝在所述X軸導軌1-3上，同時通過所述X軸正時帶輪1-2-2與所述X軸正時皮帶1-2-4配合，當所述X軸電機1-4-1的輸出軸驅(qū)動所述X軸正時帶輪1-2-2時，所述X軸電機1-4-1沿X軸運動。其中，所述X軸機構(gòu)1通過所述第一X軸惰輪1-2-1和所述第二X軸惰輪1-2-3來保證所述X軸正時帶輪1-2-2與所述X軸正時皮帶1-2-4配合包角，保證兩者緊密配合。

由于所述X軸電機1-4-1本身作為運動部件，故X軸機構(gòu)1上可以集成多個相互獨立的驅(qū)動系統(tǒng)，從而可以集成多個獨立的機械臂。同時，由于X軸機構(gòu)1兩端沒有驅(qū)動電機或其他零部件阻礙，X軸機構(gòu)1上集成的機械臂可以運動到X軸機構(gòu)1兩端終點，此設(shè)計可大大減小機械臂兩端無效運行區(qū)間，從而使平臺工作區(qū)間可以充分利用，有效減小平臺體積。

詳細介紹支撐臂的結(jié)構(gòu)。

所述支撐臂包括：臂梁2-1-4、連接蓋板2-1-1及臂上蓋2-1-2。

所述臂梁2-1-4一端固定設(shè)置有臂后蓋2-1-5。具體地，在本實施方式中，所述臂梁2-1-4一端通過螺栓固定設(shè)置有臂后蓋2-1-5，在其它實施方式中，所述臂梁2-1-4一端可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置有臂后蓋2-1-5。所述臂梁2-1-4另一端固定設(shè)置有臂前蓋2-1-3。具體地，在本實施方式中，所述臂梁2-1-4另一端通過螺栓固定設(shè)置有臂前蓋2-1-3，在其它實施方式中，所述臂梁2-1-4另一端可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置有臂前蓋2-1-3。

所述連接蓋板2-1-1與所述臂梁2-1-4固定連接。具體地，在本實施方式中，所述連接蓋板2-1-1通過螺栓與所述臂梁2-1-4固定連接，在其它實施方式中，所述連接蓋板2-1-1可通過其它方式如軸銷等與所述臂梁2-1-4固定連接。

所述臂上蓋2-1-2與所述臂梁2-1-4固定連接。具體地，在本實施方式中，所述臂上蓋2-1-2通過螺栓與所述臂梁2-1-4固定連接，在其它實施方式中，所述臂上蓋2-1-2可通過其它方式如軸銷等與所述臂梁2-1-4固定連接。

所述臂梁2-1-4為Y軸機構(gòu)2中各主要零部件裝配基體，同時與所述臂上蓋2-1-2、連接蓋板2-1-1、臂前蓋2-1-3、臂后蓋2-1-5組成一個相互連接封閉殼體結(jié)構(gòu)，保護所述Y軸機構(gòu)2殼體里面的零部件，同時提高所述Y軸機構(gòu)2的整體強度和剛度。由于所述Y軸機構(gòu)2與所述X軸機構(gòu)1連接為懸臂式結(jié)構(gòu)，故需Y軸機構(gòu)2具有很好的強度和剛度，以避免所述Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生較大撓度，從而影響機械臂上功能手3-6的空間定位精度。為降低所述Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生較大撓度，除采用封閉殼體結(jié)構(gòu)外，需盡可能降低所述Y軸機構(gòu)2和所述Z軸機構(gòu)3中零部件重量并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計同時，做為核心零部件的所述臂梁2-1-4采用輕質(zhì)高強度材質(zhì)并整體做成U型結(jié)構(gòu)。

詳細介紹第二傳動部件的結(jié)構(gòu)。

所述第二傳動部件包括：Y軸正時帶輪2-3-4、帶輪支架2-3-1、Y軸惰輪2-3-2及Y軸正時皮帶2-4-4。

所述Y軸正時帶輪2-3-4與所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)2-8的輸出軸連接，所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)2-8的輸出軸帶動所述Y軸正時帶輪2-3-4轉(zhuǎn)動。

所述帶輪支架2-3-1固定設(shè)置在所述支撐臂2-1另一端。具體地，在本實施方式中，所述帶輪支架2-3-1通過螺栓固定設(shè)置在所述支撐臂2-1另一端，在其它實施方式中，所述帶輪支架2-3-1可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述支撐臂2-1另一端。

所述Y軸惰輪2-3-2活動設(shè)置在所述帶輪支架2-3-1上。具體地，在本實施方式中，所述Y軸惰輪2-3-2通過轉(zhuǎn)軸活動設(shè)置在所述帶輪支架2-3-1上。

所述Y軸正時皮帶2-3-3一端套接在所述Y軸正時帶輪2-3-4上，另一端套接在所述Y軸惰輪2-3-2上，所述Y軸正時皮帶2-3-3與所述Z軸驅(qū)動部件3-9連接。

所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)2-8包括Y軸電機2-8-1及Y軸電機支架2-8-2，所述Y軸電機2-8-1作為非運動件固定在所述Y軸電機支架2-8-2上，所述Y軸電機支架2-8-2通過插銷或螺栓等固定在所述臂梁2-1-4上，以方便所述Y軸正時皮帶2-3-3的裝配和松緊度調(diào)節(jié)。

所述Y軸正時皮帶2-3-3一端與所述Y軸正時帶輪2-3-4配合，一端與所述Y軸惰輪2-3-2配合，并通過上端壓塊2-5和下端壓塊2-6與所述Z軸機構(gòu)3固定在一起。當所述Y軸電機2-8-1驅(qū)動所述Y軸正時帶輪2-3-4旋轉(zhuǎn)時，則所述Y軸正時皮帶2-3-3隨所述Y軸正時帶輪2-3-4運動，從而帶動所述Z軸系統(tǒng)3沿Y軸方向運動。

所述Y軸機構(gòu)2通過正時皮帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動所述Z軸機構(gòu)3沿Y軸方向的運動，結(jié)構(gòu)簡單，寬度和高度尺寸比較小，輕量化，從而可以布置在所述Y軸機構(gòu)2的有限空間中，并盡可能使所述Y軸機構(gòu)2外觀整潔緊湊。同時，所述Y軸機構(gòu)2殼體中質(zhì)量比較大的零部件(Y軸電機2-8-1、Y軸電機支架2-8-2)布置在后端接近懸臂梁支點處，從而降低在所述Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生的撓度。

同時，為防止所述Z軸機構(gòu)3沿Y軸運動時，在前后極限位置于其他零部件產(chǎn)生沖擊，所述Y軸機構(gòu)2中設(shè)計有第一緩沖塊2-4和第二緩沖塊2-10，所述第一緩沖塊2-4固定設(shè)置臂梁2-1-4的一端，所述第二緩沖塊2-10固定設(shè)置在所述臂梁2-1-4的另一端。

其中，在若干Y軸機構(gòu)2上設(shè)置接近感應(yīng)器，以避免雙方沿X軸方向動作時出現(xiàn)干涉。

詳細介紹第三傳動部件的結(jié)構(gòu)。

所述第三傳動部件包括：齒輪3-10-2及齒條3-10-1。

所述齒輪3-10-2與所述Z軸驅(qū)動部件3-9的輸出軸連接，所述Z軸驅(qū)動部件3-9帶動所述齒輪3-10-2轉(zhuǎn)動。

所述齒條3-10-1固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。具體地，在本實施方式中，所述齒條3-10-1通過螺栓固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上，在其它實施方式中，所述齒條3-10-1可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。所述齒輪3-10-2與所述齒條3-10-1嚙合，所述齒輪3-10-2帶動所述齒條3-10-1動作。

所述Z軸驅(qū)動部件3-9包括Z軸電機3-9-1及Z軸電機支架3-9-2。所述Z軸電機支架3-9-2與所述Z軸電機3-9-1固定連接。所述Z軸電機支架3-9-2為所述Y軸機構(gòu)2和所述Z軸機構(gòu)3的連接零部件，通過滑塊與Y軸導軌2-2活動連接，所述Z軸電機支架3-9-2可在所述Y軸導軌2-2上滑動。所述Z軸電機支架3-1-2通過上端壓塊2-5和下端壓塊2-6與Y軸正時皮帶2-3-3連接，承接所述Y軸機構(gòu)2的驅(qū)動力，帶動所述Z軸機構(gòu)3沿Y軸方向運動。

所述Z軸機構(gòu)3通過頂端連接梁3-1、升降導軌3-2、底端連接梁3-5和Z軸導軌3-8組成框架結(jié)構(gòu)，作為所述Z軸機構(gòu)3的主體，并作為其他零部件安裝基體。該框架結(jié)構(gòu)作為所述Z軸機構(gòu)3的沿Z軸運動部件，所述Z軸電機支架3-9-2及其安裝附件作為所述Z軸機構(gòu)3的非運動部件。

所述Z軸導軌3-8通過滑塊與Z軸電機支架3-9-2活動連接，所述Z軸導軌3-8通過螺栓或軸銷等與所述齒條3-10-1連接，所述齒條3-10-1與所述齒輪3-10-2嚙合，所述齒輪3-10-2安裝在所述Z軸電機3-9-1上，所述Z軸電機3-9-1又安裝在所述Z軸電機支架3-9-2上。當所述Z軸電機3-9-1驅(qū)動所述齒輪3-10-2運動時，所述齒輪3-10-2帶動所述齒條3-10-1沿Z軸方向運動，從而帶動所述Z軸導軌3-8沿Z軸方向運動，也即帶動所述Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)沿Z軸方向運動。

所述機械臂裝置還包括：X軸位置傳感器1-5、Y軸信號卡2-7、Y軸位置傳感器2-9、Z軸信號卡3-7及Z軸位置傳感器3-12。

所述X軸位置傳感器1-5固定設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件1-4上。具體地，在本實施方式中，所述X軸位置傳感器1-5通過螺栓固定設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件1-4上，在其它實施方式中，所述X軸位置傳感器1-5可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述X軸驅(qū)動部件1-4上。所述X軸位置傳感器1-5向中央控制器發(fā)送所述X軸驅(qū)動部件1-4的位置信號，防止平臺機械臂與支撐架1-1兩端相撞并確定機械臂初始位置。具體地，所述X傳感器1-5和所述X軸電機支架1-4-2固定連接，做為一個零件。

所述Y軸信號卡2-7固定設(shè)置在所述第二傳動部件2-3上。具體地，在本實施方式中，所述Y軸信號卡2-7通過螺栓固定設(shè)置在所述第二傳動部件2-3上，在其它實施方式中，所述Y軸信號卡2-7可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述第二傳動部件2-3上。所述Y軸信號卡2-7固定位置與所述第二傳動部件2-3初始相位位置相一致。

所述Y軸位置傳感器2-9固定設(shè)置在所述Y軸驅(qū)動部件2-8上。具體地，在本實施方式中，所述Y軸位置傳感器2-9通過螺栓固定設(shè)置在所述Y軸驅(qū)動部件2-8上，在其它實施方式中，所述Y軸位置傳感器2-9可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述Y軸驅(qū)動部件2-8上。所述Y軸正時皮帶2-3-3上固定有所述Y軸信號卡2-7，所述Y軸信號卡2-7固定位置與所述Y軸正時皮帶2-3-3初始相位位置匹配，并與Y軸位置傳感器2-9配合以確定Z軸機構(gòu)3的初始位置，所述Y軸信號卡2-7及Y軸位置傳感器2-9向中央控制器發(fā)送所述Z軸機構(gòu)3的位置信號。為防止所述Z軸機構(gòu)3沿Y軸運動時，在前后極限位置于其他零部件產(chǎn)生沖擊。

所述Z軸信號卡3-7固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。具體地，在本實施方式中，所述Z軸信號卡3-7通過螺栓固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上，在其它實施方式中，所述Z軸信號卡3-7可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。所述Z軸信號卡3-7固定位置與所述Z軸機構(gòu)3在Z軸方向上的初始位置相一致。

所述Z軸位置傳感器3-12固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上。具體地，在本實施方式中，所述Z軸位置傳感器3-12固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上，在其它實施方式中，所述Z軸位置傳感器3-12固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上。所述Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)上安裝有所述Z軸信號卡3-7，所述Z軸信號卡3-7固定位置與所述Z軸機構(gòu)3在Z軸方向上的初始相位匹配，并與所述Z軸位置傳感器3-12配合以確定所述Z軸機構(gòu)3的初始位置，所述Z軸信號卡3-7及Z軸位置傳感器3-12向中央控制器發(fā)送的所述Z軸機構(gòu)3位置信號，確定所述Z軸機構(gòu)3的初始位置。

所述Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)的Z軸導軌3-8內(nèi)側(cè)下端安裝有第一功能手3-6，所述第一功能手3-6可根據(jù)需要配置以具有相應(yīng)的功能，如固體分配器、液體分配器、抓手等，并與所述功能模塊4配合完成相應(yīng)的實驗。

參見圖7，所述Z軸機構(gòu)還包括：升降部件3-3。

所述升降部件3-13設(shè)置在所述升降導軌3-2上。

所述升降部件包括：氣缸3-3-1及連接器3-3-2。所述氣缸3-3-1一端與所述升降導軌3-2固定連接。具體地，在本實施方式中，所述氣缸3-3-1一端通過螺栓與所述升降導軌3-2固定連接，在其它實施方式中，所述氣缸3-3-1一端可通過其它方式如軸銷等與所述升降導軌3-2固定連接。所述氣缸3-3-1另一端與所述連接器3-3-2固定連接。具體地，在本實施方式中，所述氣缸3-3-1另一端通過螺栓與所述連接器3-3-2固定連接，在其它實施方式中，所述氣缸3-3-1另一端可通過其它方式如軸銷等與所述連接器3-3-2固定連接。所述氣缸3-3-1為針型氣缸，節(jié)約空間，便于升降。所述連接器3-3-2活動設(shè)置在所述升降導軌3-2上。具體地，在本實施方式中，所述連接器3-3-2通過滑塊活動設(shè)置在所述升降導軌3-2上。

其中，由于所述Z軸機構(gòu)3通過所述頂端連接梁3-1、升降導軌3-2、底端連接梁3-5和Z軸導軌3-8組成框架結(jié)構(gòu)，則頂端連接梁3-1上設(shè)置有一連接塊，所述氣缸3-3-1的一端與所述連接塊連接，另一端與所述連接器3-3-2連接。

當所述氣缸3-3-1打開或關(guān)閉時，可以驅(qū)動所述連接器3-3-2沿所述升降導軌3-2上下運動。所述連接器3-3-2上可以根據(jù)需要安裝與所述第一功能手3-6不同的第二功能手，從而實現(xiàn)同一個機械臂具有多種實驗操作功能。當需要使用所述第一功能手3-6時，所述氣缸3-3-1動作，帶動所述連接器3-7-2向上移動，使所述第二功能手與所述第一功能手3-6錯開，以避免對所述第一功能手3-6實驗操作的干涉；當需要使用所述第二功能手時，所述氣缸3-3-1動作，帶動所述連接器3-3-2向下移動，使所述第一功能手3-6與所述第二功能手錯開，以避免對所述第二功能手實驗操作的干涉。

參見圖8，所述Z軸機構(gòu)還包括：位置保持部件3-11。

所述位置保持部件3-11設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9及Z軸導軌3-8上。

所述位置保持部件3-11包括：均衡器3-11-1、滑輪支架3-11-3、第一滑輪3-11-5、第二滑輪3-11-4及第三滑輪3-11-2。所述均衡器3-11-1固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上。具體地，在本實施方式中，所述均衡器3-11-1通過螺栓固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上，在其它實施方式中，所述均衡器3-11-1可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述Z軸驅(qū)動部件3-9上。所述第三滑輪3-11-2活動設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。具體地，在本實施方式中，所述第三滑輪3-11-2通過轉(zhuǎn)軸活動設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。所述滑輪支架3-11-3固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。具體地，在本實施方式中，所述滑輪支架3-11-3通過螺栓固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上，在其它實施方式中，所述滑輪支架3-11-3可通過其它方式如軸銷等固定設(shè)置在所述Z軸導軌3-8上。所述第二滑輪3-11-4及第一滑輪3-11-5設(shè)置在所述滑輪支架3-11-3上，所述均衡器3-11-1的拉線依次繞過所述第一滑輪3-11-5、第二滑輪3-11-4及第三滑輪3-11-2與所述Z軸導軌3-8連接。

為實現(xiàn)所述Z軸機構(gòu)3停電位置保持功能，并盡可能減小整個系統(tǒng)體積及重量，所述Z軸機構(gòu)3設(shè)計安裝了均衡3-11-1；所述均衡器3-11-1的拉線通過所述第一滑輪3-11-5、第二滑輪3-11-4及第三滑輪3-11-2的調(diào)整，拉力方向變?yōu)樨Q直向上狀態(tài)，其拉力與所述Z軸機構(gòu)3運動結(jié)構(gòu)部分的重量保持平衡，使兩者合力接近于零，則所述Z軸電機3-9-1可選擇小尺寸小功率型號，減小了整個系統(tǒng)的體積和重量，并實現(xiàn)所述Z軸機構(gòu)3停電位置保持功能。

所述Z軸系統(tǒng)3還設(shè)置有線束護套3-4，保護電纜安全。

參見圖1，本發(fā)明還提供一種機械手平臺系統(tǒng)，所述機械手平臺系統(tǒng)包括三自由度機械臂裝置。

所述機械手平臺系統(tǒng)還包括：框架裝置5。

所述框架裝置5與所述X軸機構(gòu)1固定連接。具體地，在本實施方式中，所述框架裝置5通過螺栓與所述X軸機構(gòu)1固定連接，在其它實施方式中，所述框架裝置5可通過其它方式如軸銷等與所述X軸機構(gòu)1固定連接。所述Z軸機構(gòu)1在所述框架裝置5上進行動作。

所述框架裝置包括：支撐框架5-1。所述支撐框架5-1與所述X軸機構(gòu)1固定連接。所述支撐框架5-1上設(shè)置有若干功能模塊4，所述Z軸機構(gòu)1在所述支撐框架5-1上對所述功能模塊5進行動作。

所述框架裝置5的前端面板上安裝有各種儀表(如氣體壓力、液體壓力、實驗溫度等)及顯示屏，用于實時顯示實驗狀態(tài)及過程。

本發(fā)明平臺系統(tǒng)中所述功能模塊4采用模塊化設(shè)計，每個功能模塊4都以基礎(chǔ)模塊為參考，在長度方向尺寸與基礎(chǔ)模塊尺寸一致，寬度方向尺寸為基礎(chǔ)模塊尺寸的倍數(shù)，可以是一倍、兩倍或多倍，具體根據(jù)功能模塊4為實現(xiàn)某種功能所需要的尺寸，而基礎(chǔ)模塊的外形尺寸根據(jù)最初的平臺系統(tǒng)設(shè)計預(yù)先定義。同時，每個功能模塊4設(shè)置有標準的電路接口、氣路接口、通信接口、傳感器信號接口以及機械連接接口。另外，在所述支撐框架5-1上亦設(shè)置有標準的電路接口、氣路接口、通信接口、傳感器信號接口以及機械連接接口，這些接口與所述功能模塊4上的接口匹配，并可同種接口任意連接。故所述功能模塊4可以很方便的進行連接及更換。在一個平臺系統(tǒng)中可以設(shè)置一個合適的所述功能模塊4的安裝數(shù)量，保持一些基本的常用實驗功能，在需要其他實驗功能時，可以快速替換安裝相應(yīng)的所述功能模塊4從而在保證使用功能的情況下，盡可能使整個平臺系統(tǒng)小型化。其中，通訊接口可以采用串行的RS232或RS455接口，亦可以采用CANBus系統(tǒng)接口。

各個功能模塊4可實現(xiàn)不同的功能，包括稱重、攪拌、加熱、震蕩、監(jiān)測、培養(yǎng)環(huán)境、開關(guān)瓶蓋、自動清洗等，并可根據(jù)需要快速更換和拓展。本發(fā)明平臺機械臂上各個所述第一功能手3-6也可實現(xiàn)不同的功能，包括夾取、液體分配、固體分配、粘滯體分配等，亦可根據(jù)需要快速更換和拓展。從而所述功能模塊4與所述第一功能手3-6配合可完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等。其中，第一功能手3-6可以采用多通道設(shè)計，配合功能模塊4上的微孔板(譬如16孔板、32孔板、96孔板、384孔板等)，可以高通量的進行實驗，尤其擅長大批量的相同或相似實驗，大幅提高實驗效率。需要說明的是，本發(fā)明平臺系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)定功能模塊4的數(shù)量。

所述功能模塊4采用模塊化設(shè)計，可將固體、液體、粘滯體分配，稱重、攪拌、加熱、換位、監(jiān)測等功能集成于一體，并可根據(jù)需要進行功能拓展，可在同一平臺上完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等，從而避免了在實驗過程中不必要的樣品及儀器轉(zhuǎn)換工作，減少人力、物力和時間的浪費。針對大批量相同或相似實驗可以自動化高通量的進行實驗，能夠大幅提高實驗的效率；同時由于自動化完成實驗，避免了人為操作誤差，也保證了實驗過程的精確性和統(tǒng)一性，提高實驗的精度。

所述機械手平臺系統(tǒng)為開放式結(jié)構(gòu)，預(yù)留了開放的機械和數(shù)據(jù)接口，除實現(xiàn)本身功能外，亦可連接其他實驗及分析設(shè)備，方便實驗室及生產(chǎn)線的布置及連接；本發(fā)明平臺系統(tǒng)匹配獨立的控制及分析軟件并自帶數(shù)據(jù)存儲模塊，可以實時記錄實驗數(shù)據(jù)并出具實驗分析報告，同時自動把實驗數(shù)據(jù)匯總并形成數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)實驗提供指導。

為了更清楚介紹本發(fā)明實施例，下面從本發(fā)明實施例的使用方法上予以介紹。

當要進行實驗時，在支撐框架5-1布置所需要的功能模塊4，同時，選擇Y軸機構(gòu)2及Z軸機構(gòu)3的數(shù)目，當需要多個Y軸機構(gòu)2及Z軸機構(gòu)3時，多個Y軸機構(gòu)2及Z軸機構(gòu)3獨立動作，多個Y軸機構(gòu)2之間互相不干擾，多個Z軸機構(gòu)3之間互相不干擾。在Z軸機構(gòu)3的一端設(shè)置實驗所需的第一功能手3-10，第一功能手3-6精確定位于支撐框架4-1任一位置，與功能模塊5配合完成相應(yīng)的實驗。

在支撐框架5-1的前端面板上安裝有各種儀表(如氣體壓力、液體壓力、實驗溫度等)及顯示屏，用于實時顯示實驗狀態(tài)及過程。功能模塊5采用模塊化設(shè)計，每個功能模塊4都以基礎(chǔ)模塊為參考，在長度方向尺寸與基礎(chǔ)模塊尺寸一致，寬度方向尺寸為基礎(chǔ)模塊尺寸的倍數(shù)，可以是一倍、兩倍或多倍，具體根據(jù)功能模塊4為實現(xiàn)某種功能所需要的尺寸，而基礎(chǔ)模塊的的外形尺寸根據(jù)最初的平臺系統(tǒng)設(shè)計預(yù)先定義。同時，每個功能模塊5設(shè)置有標準的電路接口、氣路接口、通信接口、傳感器信號接口以及機械連接接口。另外，在支撐框架5-1上亦設(shè)置有標準的電路接口、氣路接口、通信接口、傳感器信號接口以及機械連接接口，這些接口與所述功能模塊4上的接口匹配，并可同種接口任意連接。故功能模塊5可以很方便的進行連接及更換。在一個平臺系統(tǒng)中可以設(shè)置一個合適的所述功能模塊5的安裝數(shù)量，保持一些基本的常用實驗功能，在需要其他實驗功能時，可以快速替換安裝相應(yīng)的所述功能模塊4從而在保證使用功能的情況下，盡可能使整個平臺系統(tǒng)小型化。其中，通訊接口可以采用串行的RS232或RS455接口，亦可以采用CANBus系統(tǒng)接口。各個功能模塊4可實現(xiàn)不同的功能，包括稱重、攪拌、加熱、震蕩、監(jiān)測、培養(yǎng)環(huán)境、開關(guān)瓶蓋、自動清洗等，并可根據(jù)需要快速更換和拓展。本發(fā)明平臺機械臂上各個第一功能手3-6也可實現(xiàn)不同的功能，包括夾取、液體分配、固體分配、粘滯體分配等，亦可根據(jù)需要快速更換和拓展。從而功能模塊4與第一功能手3-6配合可完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等。其中，第一功能手3-6可以采用多通道設(shè)計，配合功能模塊4上的微孔板(譬如16孔板、32孔板、96孔板、384孔板等)，可以高通量的進行實驗，尤其擅長大批量的相同或相似實驗，大幅提高實驗效率。需要說明的是，本發(fā)明平臺系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)定功能模塊4的數(shù)量。功能模塊4采用模塊化設(shè)計，可將固體、液體、粘滯體分配，稱重、攪拌、加熱、換位、監(jiān)測等功能集成于一體，并可根據(jù)需要進行功能拓展，可在同一平臺上完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等，從而避免了在實驗過程中不必要的樣品及儀器轉(zhuǎn)換工作，減少人力、物力和時間的浪費。針對大批量相同或相似實驗可以自動化高通量的進行實驗，能夠大幅提高實驗的效率；同時由于自動化完成實驗，避免了人為操作誤差，也保證了實驗過程的精確性和統(tǒng)一性，提高實驗的精度。且框架裝置5開放式結(jié)構(gòu)，預(yù)留了開放的機械和數(shù)據(jù)接口，除實現(xiàn)本身功能外，亦可連接其他實驗及分析設(shè)備，方便實驗室及生產(chǎn)線的布置及連接；本發(fā)明平臺系統(tǒng)匹配獨立的控制及分析軟件并自帶數(shù)據(jù)存儲模塊，可以實時記錄實驗數(shù)據(jù)并出具實驗分析報告，同時自動把實驗數(shù)據(jù)匯總并形成數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)實驗提供指導。

當X軸機構(gòu)1動作時。X軸機構(gòu)1兩端沒有驅(qū)動電機或其他零部件阻礙，X軸機構(gòu)1上集成的機械臂可以運動到X軸機構(gòu)1兩端終點，此設(shè)計可大大減小機械臂兩端無效運行區(qū)間，從而使平臺工作區(qū)間可以充分利用，有效減小平臺體積。X軸電機1-4-1通過滑塊安裝在X軸導軌1-3上，同時通過X軸正時帶輪1-2-2與X軸正時皮帶1-2-4配合，X軸正時皮帶1-2-4一端與支撐架1-1一端連接，另一端依次穿過第一X軸惰輪1-2-1、X軸正時帶輪1-2-2及第二X軸惰輪1-2-3與支撐架1-1另一端連接，X軸電機1-4-1驅(qū)動X軸正時帶輪1-2-2時，X軸電機1-4-1及其他運動部件沿X軸運動。其中，X軸機構(gòu)1通過第一X軸惰輪1-2-1及第二X軸惰輪1-2-3來保證X軸正時帶輪1-2-2與X軸正時皮帶1-2-4配合包角，保證兩者緊密配合。X軸電機支架1-4-2作為X軸電機1-4-1安裝支架，與X軸電機1-4-1一起運動，同時又作為與Y軸機構(gòu)2的連接支架，從而帶動Y軸機構(gòu)2沿X軸移動。由于X軸電機1-4-1本身作為運動部件，故X軸機構(gòu)1上可以集成多個相互獨立的驅(qū)動系統(tǒng)，從而可以集成多個獨立的機械臂。同時，為防止平臺機械臂與平臺兩端相撞并確定機械臂初始位置，X軸機構(gòu)1上安裝了X軸位置傳感器1-5，X軸位置傳感器1-5向中央控制器發(fā)送X軸電機1-4-1的位置信號，防止平臺機械臂與支撐架1-1兩端相撞并確定機械臂初始位置。

當X軸機構(gòu)1帶動Y軸機構(gòu)2達到X軸方向上的工作位時。Y軸正時皮帶2-3-3一端與Y軸正時帶輪2-3-4配合，另一端與Y軸惰輪2-3-2配合，并通過上端壓塊2-5和下端壓塊2-6與Z軸機構(gòu)3固定在一起。當Y軸電機2-8-1驅(qū)動Y軸正時帶輪2-3-4旋轉(zhuǎn)時，則Y軸正時皮帶2-4-3隨Y軸正時帶輪2-4-4運動，從而帶動Z軸機構(gòu)3沿Y軸方向運動。Y軸電機2-8-1作為非運動件固定在Y軸電機支架2-8-2上，Y軸電機支架2-8-2通過插銷或螺栓等固定在臂梁2-1-4上，以方便Y軸正時皮帶2-3-3的裝配和松緊度調(diào)節(jié)。臂梁2-1-4為Y軸機構(gòu)2中各主要零部件裝配基體，同時與臂上蓋2-1-2、連接蓋板2-1-1、臂后蓋2-1-3、臂前蓋2-1-5組成一個相互連接封閉殼體結(jié)構(gòu)，保護Y軸機構(gòu)2殼體里面的零部件，同時提高Y軸機構(gòu)2的整體強度和剛度。由于Y軸機構(gòu)2與X軸機構(gòu)1連接為懸臂式結(jié)構(gòu)，故需Y軸機構(gòu)2具有很好的強度和剛度，以避免Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生較大撓度，從而影響機械臂上功能手3-6的空間定位精度。為降低Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生較大撓度，除采用封閉殼體結(jié)構(gòu)外，需盡可能降低Y軸機構(gòu)2和Z軸機構(gòu)3中零部件重量并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計同時，做為核心零部件的臂梁2-1-4采用輕質(zhì)高強度材質(zhì)并整體做成U型結(jié)構(gòu)。Y軸機構(gòu)2通過正時皮帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動Z軸機構(gòu)3沿Y軸方向的運動，結(jié)構(gòu)簡單，寬度和高度尺寸比較小，輕量化，從而可以布置在Y軸機構(gòu)2的有限空間中，并盡可能使Y軸機構(gòu)2外觀整潔緊湊。同時，Y軸機構(gòu)2殼體中質(zhì)量比較大的零部件(Y軸電機2-8-1、Y軸電機支架2-8-2)布置在后端接近懸臂梁支點處，從而降低Y軸機構(gòu)2前端產(chǎn)生較大撓度。同時，為防止Z軸機構(gòu)3沿Y軸運動時，在前后極限位置于其他零部件產(chǎn)生沖擊，Y軸機構(gòu)2中設(shè)計有第一緩沖塊2-4和第二緩沖塊2-10，第一緩沖塊2-4固定設(shè)置臂梁2-1-4的一端，第二緩沖塊2-10固定設(shè)置在所述臂梁2-1-4的另一端。其中，在若干Y軸機構(gòu)2上設(shè)置接近感應(yīng)器，以避免雙方沿X軸方向動作時出現(xiàn)干涉。Y軸正時皮帶2-3-3上固定有Y軸信號卡2-7，Y軸信號卡2-7固定位置與Y軸正時皮帶2-3-3初始相位位置匹配，并與Y軸位置傳感器2-9配合以確定Z軸機構(gòu)3的初始位置，Y軸信號卡2-7及Y軸位置傳感器2-9向中央控制器發(fā)送Z軸機構(gòu)3的位置信號，為防止Z軸機構(gòu)3沿Y軸運動時，在前后極限位置于其他零部件產(chǎn)生沖擊。

當Y軸機構(gòu)2帶動X軸機構(gòu)3達到Y(jié)軸方向上的工作位時。Z軸電機支架3-9-1為Y軸機構(gòu)2和Z軸機構(gòu)3的連接零部件，通過滑塊與Y軸導軌2-2活動連接，在Y軸導軌2-2上滑動，并通過上端壓塊2-5和下端壓塊2-6與Y軸正時皮帶2-3-3連接，承接Y軸機構(gòu)2的驅(qū)動力，帶動Z軸機構(gòu)3沿Y軸方向運動。Z軸機構(gòu)3通過頂端連接梁3-1、升降導軌3-2、底端連接梁3-5和Z軸導軌3-8組成框架結(jié)構(gòu)，作為Z軸機構(gòu)3的主體，并作為其他零部件安裝基體。該框架結(jié)構(gòu)作為Z軸機構(gòu)3的沿Z軸運動部件，Z軸電機支架3-9-2及其安裝附件作為所述Z軸機構(gòu)3的非運動部件。Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)上安裝有Z軸信號卡3-7，Z軸信號卡3-7固定位置與Z軸機構(gòu)3在Z軸方向上的初始相位匹配，并與Z軸位置傳感器3-12配合以確定Z軸機構(gòu)3的初始位置，Z軸信號卡3-7及Z軸位置傳感器3-12向中央控制器發(fā)送的Z軸機構(gòu)3位置信號，確定Z軸機構(gòu)3的初始位置。Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)下端安裝有第一功能手3-6，第一功能手3-6可根據(jù)需要配置以具有相應(yīng)的功能，如固體分配器、液體分配器、抓手等，并與功能模塊4配合完成相應(yīng)的實驗。

當X軸機構(gòu)3到達工作位時，Z軸導軌3-8通過滑塊與Z軸電機支架3-9-2活動連接，Z軸電機支架3-9-2可在Y軸導軌2-2上滑動。Z軸導軌3-8通過螺栓或軸銷等與齒條3-10-1連接，齒條3-10-1與齒輪3-10-2嚙合，齒輪3-10-2安裝在Z軸電機3-9-1上，Z軸電機3-9-1又安裝在Z軸電機支架3-9-2上。當Z軸電機3-9-1驅(qū)動齒輪3-10-2運動時，齒輪3-10-2帶動齒條3-10-1沿Z軸方向運動，從而帶動Z軸導軌3-8沿Z軸方向運動，也即帶動Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)沿Z軸方向運動。通過在框架上設(shè)置第一功能手3-6進行實驗操作，可以完成樣品準備，材料配方，材料合成，功能篩選等，能夠進行自動化高通量的實驗，大幅提高實驗的效率，避免了人為操作誤差，也保證了實驗過程的精確性和統(tǒng)一性，提高實驗的精度，節(jié)約人力。

Z軸機構(gòu)3的框架結(jié)構(gòu)外側(cè)的安裝有外側(cè)連接器3-3-2，外側(cè)連接器3-3-2通過滑塊與升降導軌3-2連接，同時亦與氣缸3-3-1連接。當氣缸3-3-1打開或關(guān)閉時，可以驅(qū)動連接器3-3-2沿升降導軌3-2上下運動。連接器3-3-2上可以根據(jù)需要安裝與第一功能手3-6不同的第二功能手，從而實現(xiàn)同一個機械臂具有多種實驗操作功能。當需要使用第一功能手3-6時，氣缸3-3-1動作，帶動連接器3-3-2向上移動，使第二功能手與第一功能手3-6錯開，以避免對第一功能手3-6實驗操作的干涉；當需要使用所述第二功能手時，氣缸3-3-1動作，帶動連接器3-3-2向下移動，使第一功能手3-6與第二功能手錯開，以避免對第二功能手實驗操作的干涉。

為實現(xiàn)Z軸機構(gòu)3停電位置保持功能，并盡可能減小整個系統(tǒng)體積及重量，Z軸機構(gòu)3設(shè)計安裝了均衡器3-11-1；均衡器3-11-1的拉線通過第一滑輪3-11-5、第二滑輪3-11-4及第三滑輪3-11-2的調(diào)整，拉力方向變?yōu)樨Q直向上狀態(tài)，其拉力與Z軸機構(gòu)3運動結(jié)構(gòu)部分的重量保持平衡，使兩者合力接近于零，則Z軸電機3-9-1可選擇小尺寸小功率型號，減小了整個系統(tǒng)的體積和重量，并實現(xiàn)Z軸機構(gòu)3停電位置保持功能。Z軸機構(gòu)3的下端設(shè)置了均衡器3-11-1的拉力調(diào)節(jié)器，可根據(jù)Z軸機構(gòu)3安裝的功能手狀態(tài)和數(shù)量調(diào)整均衡器3-11-1的拉力。Z軸機構(gòu)3采用均衡器設(shè)計，使Z軸驅(qū)動機構(gòu)3-9小型化，并可實現(xiàn)斷電保持位置功能。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。