随着人类基因组的测定,后基因组时代面对着海量的基因组数据,所以实验室研究中对准确、快速、高通量的生物信息分析技术有着急迫的需求。从临床分析来看,当流行性传染病大规模爆发时每天有大量的临床样本需要在短时间内进行处理和分析,这部分工作将耗费大量的人力、物力,同时无法保证处理或分析的准确度。因此准确、快速、高通量地进行生化分析或生物信息获取,具有非常重要的实用价值。针对上述需求,本课题组研究并开发了基于磁性纳米颗粒的自动化核酸检测系统。本文立足于对该系统中多种耗材的精确移取技术的研究,为开发出合乎实际应用需求的全自动核酸检测系统奠定基础。针对全自动核酸检测系统中不同耗材的抓取和转移问题,本文设计并建立了耗材精确移取系统,包括三轴机械臂精确定位系统和基于FSR传感器的压力感知机械抓手模块。其中,三轴机械臂采用悬臂式的设计结构,以伺服系统为动力源,配合高精度滚珠丝杠,可带动机械臂定位到平台上的任何工位上。控制系统由两块以嵌入式芯片STM32F103ZET6为核心的控制板组成,通过搭载改进型的等频率S形算法,可提高机械臂运动速度和启停平稳性。基于FSR传感器的压力感知机械抓手利用固定在机械手指上的FSR传感器可实时读取抓取耗材过程中的压力数值,并与利用SOLIDWORKS软件中Simulation功能模型分析与实际测量得到的不同耗材有效抓取区域的判定条件进行对比,判断抓取的位置是否合理。耗材转移过程中,可通过设计的自锁梯形丝杠固定机械手指的位置,保持耗材的稳定。如果在转移过程中出现耗材偏移或者掉落等情况,FSR传感器可及时将异常压力数据反馈至控制芯片处理,从而保证实验安全进行。通过原点回归与不同距离的重复定位精度实验可以看出,机械臂的原点回归误差最大为0.055mm,不同运行距离的重复定位误差最大为0.06mm,这可满足系统定位的要求。对整个耗材精确移取系统测试实验结果表明,机械臂与基于FSR传感器的压力感知抓手配合,可以较好地完成耗材抓取与转移操作,且在转移过程中,基本不会出现耗材掉落和液体溢出的问题。