机器人助力实验室自动化

创客 · 发表于 2015-1-14 15:15:37

通过使用机器人，著名生物技术公司先正达（Syngenta Biotechnology Inc.）获得了他们所要的。机器人自动化解决方案将先正达的科研人员从冗长的人工中解放出来，从而将宝贵的时间投入到更有意义的数据分析工作中。

位于美国北卡罗来纳州的先正达生物技术有限公司是先正达集团在北美的重要基地以及植物基因研发中心，约有400位科学家和研发人员在此工作。他们一部分的研发工作是长时间地检测各种事先混入碳水化合物样本的发酵过程，实验的结果将用于酒精的工业制造。样本发酵后会产生酒精和与酒精等比例的二氧化碳气体，通过使用精密天平来测量释放出气体的质量就可以间接地测量出生产的酒精的质量。检测所需要的工作包括晃动试管中的样本、对试管和样本称重，并记录结果。看似简单的工作但在某些项目中，数十种样本需要不间断的重复上述步骤长达12-72小时，这也使得数据的获取变得异常耗费精力。为了保证研发进度，先正达不得不投入大量的人力，24小时不间断的进行重复的工作。

面对不断增加的人力成本，先正达决定要改变这一现状，先正达委托了北美FANUC公司来对实验过程进行自动化优化。北美FANUC安排其授权系统集成商 ESS 科技有限公司来设计方案和配套设备。“我们起初的顾虑是使用定制的自动化系统的花费问题和使用整个系统的复杂程度。”先正达科技研发代表George Aux 说道。ESS公司在了解了先正达的需求后向他们解释了使用机器人来进行实验室工作的优点：由于重复乏味的工作会另实验人员感到疲惫和厌烦，当工作超过一定时间时实验人员注意力会下降，出现错误的可能性也逐渐增加。机器人则不同，它们可以保证重复工作的效率和一致性，这就意味着所有的测试样本将被得到同样程度的晃动并且整个过程会保持一致的速率，从而保证了实验的精度和质量，机器人还可以针对不同的实验样本来制定晃动的速率、程度以及所需称重的次数。

通过和先正达充分的交流沟通后，ESS给出了最终的解决方案：使用FANUC LR Mate 200iC机器人配合ESS公司设计的臂端工具手抓（EOAT）和一套来自Mettler Toledo公司的WM3002精密称重设备，通过软件的配合，称重后的数据可以自动在电脑中自动记录。此外ESS的机械工程师制作了一套定制的托盘来摆放试管，使机器人可以准确的抓取试管并在完成称重过程后再把试管摆放在制定位置，电脑端则可以自动根据试管从托盘取出的位置来对应记录其样本的质量。迷你6轴机器人FANUC LR Mate 200iC可以对试管进行上下、垂直和圆周形式充分的晃动。机器人在1分钟可以完成6-10次循环作业。

在使用机器人后，先正达感觉到了切实的好处，“运用了机器人后，我们在长时间无人看守的情况下提高了实验的样本数据量和精度，将先正达的科研人员从冗长的人工中解放出来，从而将宝贵的时间投入到更有意义的数据分析工作中。我们正考虑在其他的实验项目中也运用机器人来帮助更好得进行研发” Aux说道。

在实验室的应用中，FANUC机器人在配合不同的手抓和配套设备下还可以进行识别、精确灌瓶、上盖、贴标签等不同应用。

FANUC LR Mate 200iD多功能6轴小型机器人是LR Mate 200ic的升级版，本体轻量化至25KG，手腕部位最大负载提高至7KG，具有很高的柔性，可以在非常狭小的空间中实现自由作业。

- 能选用iRVision(内置视觉功能)或者是使用力觉传感器的零件装配功能等高级智能化功能

- 通过采用了高刚性手臂和最尖端的伺服控制技术，即使是高速动作也不会产生晃动，实现了高速而且平滑的动作性能

- 具有的手腕负载容量大的特点，可以轻松地对应同时搬运多个工件的作业，并且其传感器电缆、附加轴电缆、电磁阀、空气导管和用来控制工具的I/O电缆都内置于手臂中，在作业过程中导管和电缆不会缠在手臂上，使用起来非常方便

- 采用了高性能的达到IP69K密封结构R-30iB Mate控制装置，即使是在漂浮着粉尘或油雾的环境中也可以放心地使用

- 在实际作业中LR Mate 200iD由于采用了连接多台机器人进行协调作业的ROBOT LINK功能，能够根据工件的外形来调整抓取位置和角度的SOFTFLOAT功能，能够灵敏地检测出机器人和周围设备的碰撞、从而可以把损伤控制在最低限度(end)