Laboratuvar robotları, bir görevi otomatikleştirmek veya bir teknisyene bir görevi tamamlamasında yardımcı olmak gibi belirli bir amaca hizmet etmek için özel olarak tasarlanmış çeşitli robotların kullanımını ifade eder. Laboratuvar robotları, son on yılda birçok ilerlemeyle çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. İmalat ve otomobiller gibi sektörler, sektöre özel robotların kullanımından büyük ölçüde yararlanır.
Ancak medikal ve eczacılık sektörleri en çok fayda sağlayan sektörler arasında sayılabilir. 30 yılı aşkın süredir tıp endüstrisindeki biyolojik ve kimyasal laboratuvarlar için laboratuvar robotları tasarlanmakta ve uygulanmaktadır. 1980’lerde, programlanabilir evrensel toplama makinesine (PUMA) sahip ilk robot, ürolojide cerrahiye yardımcı olmak için kullanıldı. 1980’lerden bu yana birçok ilerleme kaydedildi ve sayısız görevi yerine getirmek için birçok yeni robot yaratıldı.
Bu yeniliklerden en gelişmiş ve yaygın olarak kullanılanlarından biri, ameliyatı kolaylaştırmak için minimal invaziv bir yaklaşım kullanan, küçük bir 3D kamera ve minyatür cerrahi aletleri küçük kesilerden hastaya sokarak cerrahın uzaktan ameliyat yapmasına olanak tanıyan da Vinci robotudur. Son raporlar, laboratuvar robotları pazarının ve laboratuvar robotlarının satın alınmasının ve kullanımının endüstriler genelinde arttığını ve laboratuvar robotlarının maliyetinin düştüğünü göstermektedir.
İçindekiler
Laboratuvar robotları kullanmanın avantajları
Laboratuvar robotları kullanıcıya ve tıp alanına çeşitli faydalar sağlamaktadır. İlk olarak, laboratuvar robotları, tehlikeli kimyasallarla çalışmaktan zorlu çevre koşullarına kadar insanlar için güvenli olmayan ortamlarda çalışabilir. Bu, robotlar olmadan mümkün olmayacak, daha uzun sürecek veya çalışanlar için risk oluşturacak deney ve çalışmalara olanak sağlar. Laboratuvar robotlarının en büyük avantajı üretkenliği artırmalarıdır ve bu birkaç şekilde sağlanır.
Yukarıda da bahsedildiği gibi robotlar tehlikeli kimyasallarla rahatlıkla çalışabilmektedir. İnsanlar tarafından tehlikeli kimyasalların kullanıldığı görevler, görevi yavaşlatabilecek birden çok güvenlik protokolü gerektirirken, robotlar aynı önlemler olmadan çalışabilir. Robotların bir diğer avantajı da insanlara ve robotlara göre yorulmamaları, bu da yorgunluğun neden olduğu insan hatalarını ortadan kaldırıyor. Robotlar, bir görev tekrarlandığında dinlenme ve yorgunluktan, can sıkıntısından etkilenmeden aynı hız ve tutarlılıkta çalışmaya devam etme yeteneğine sahiptir. Robotlar daha hızlıdır, dolayısıyla insanlarla aynı görevleri daha kısa sürede yapma becerisiyle üretkenliği artırır.
Son olarak, robotlar işleri insanlardan devralabildiğinden ve bu işler daha sonra başka çalışma alanlarına yeniden yerleştirilebildiğinden üretkenlik daha da artar. Malzemelerin daha verimli kullanılması nedeniyle, robotlar insanlara kıyasla daha az atık üretiyor. Durum böyle olsa da, robotların maliyeti zaman içinde aşırı derecede pahalı olabilirken, verimliliği artırarak ve insanlara bağımlılığı azaltarak (maaş gerektirecektir) atık azaltılabilir. Laboratuvar robotlarının kullanımının gelecekte artarak devam etmesi bekleniyor ve laboratuvar robotları yeteneklerini artırarak farklı ihtiyaçları karşılamak için yenilikler yapmaya devam edecek.
Geliştirilmiş görüntüleme ve dokunmatik sensörler, laboratuvar ortamlarında değerli bir seçenek sağlayabilir. Bu laboratuvar robotlarının aşırı hassasiyet ve dikkatle çalışması için gelişmiş sensörler gerekir.
Cornell Üniversitesi’nin Organik Robot Laboratuvarı’nda, bir sıra domatesin içinden geçen insan benzeri bir el, laboratuvardaki görevlerin otomatikleştirilmesine yönelik yeni yaklaşımların kapılarını aralayacak. Bu robotik el, Cornell Üniversitesi (Ithaca, NY) Yardımcı Doçent Robert Shepherd ve Cornell Üniversitesi’ndeki (Ithaca, NY) Organik Robot Laboratuvarı’ndaki meslektaşları tarafından tasarlandı. Yumuşak sensörler, bu laboratuvardaki araştırmanın bir parçasıdır ve örneğin, dielektrik kauçuk sensörler, robotik bir elde olduğu gibi dokunsal bir arayüze izin verir. Shepherd’ın ekibi, büküldüğünde bile algılayabilen sensörler oluşturmak için kapasitörleri yumuşak malzemeler üzerine 3 boyutlu olarak yazdırıyor. Parmağın üzerindekilere benzeyen sensörler oluşturmak neredeyse bilim kurgu gibi geliyor. Ancak geleceğin laboratuvar robotlarında karşımıza çıkan bazı sensörler şaşırtıcı yerlerden gelebilir.
Faliyet alani, sahne
İsviçre merkezli iniLabs’in kurucu ortağı ve başkanı Kynan Eng, görüntü işlemenin laboratuvar robotları için sıcak bir konu olduğunu belirtiyor. Sensör performansı, algoritmalar ve bilgisayar performansındaki sürekli iyileştirmeler, artan deneysel üretkenlik ve laboratuvar ekipmanlarının daha fazla uyarlanabilirliğini elde etmek için otomasyon için yeni olanaklar sunuyor gibi görünüyor. Robotların nasıl kontrol edileceğini düşünürken, sensör oluşturmak için akla gelen ilk fikirlerden biri bir çeşit görüntüleme olabilir. Ancak gözün nasıl çalıştığı ve içerdiği tüm nöral görüntü işleme süreçleri (veya en azından bilinen kısımları) hakkında biraz bilgi sahibi olan birinin biyolojiyi taklit etmeyi önermesi pek olası değildir. Alternatif olarak, kamerayla bir dizi resim toplamak daha kolay görünebilir, ancak sorunlu noktaları değiştirir. Mühendis, bu alandaki ana zorluğun modern, yüksek çözünürlüklü, yüksek hızlı görüş sensörleri tarafından üretilen büyük miktarda veriyle uğraşmak olduğunu söyledi.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, Zürih Üniversitesi Nöroinformatik Enstitüsü ve ETH Zürih’teki araştırmacılar, mühendisin kameranın icadından bu yana bir bilgisayarın görme biçimindeki ilk temel değişiklik olarak tanımladığı bir dinamik görüntü sensörü (DVS) geliştirdiler. Geleneksel teknikler, görüntüleri yakalamak için bir dizi kare kullanır, ancak bir kare ve diğeri hafıza, işlem gücü ve zaman alan aynı bilgilerin çoğunu içerir. Çerçeveler ayrıca her piksel için aynı pozlamayı kullanır, bu da çok karanlık veya çok parlak alanlarda görüntü kalitesini düşürür.
Bunun yerine, DVS aslında gözlerin görmek için kullandığı bazı yolları taklit eder. Örneğin çerçevesiz, tamamen eşzamansız çalışır ve yalnızca yakalanan görüntüdeki hareketin yarattığı piksel düzeyindeki değişiklikleri işler. Mühendis, sensörlerin saniyede binlerce kare hızında çalışan geleneksel yüksek hızlı görüş sensörlerinden daha iyi görünürlük sağlayarak mikrosaniye zaman çözünürlüğünde veri sağlamasına izin verir. Seyrek DVS veri akışları, daha iyi zamansal çözünürlük sağlamanın yanı sıra çok daha az depolama ve bilgi işlem gücü gerektirir. Mühendis, yerel işleme nedeniyle sensörün dinamik aralığının büyüklük dereceleriyle arttığını açıklıyor.
iniLabs, bu sensörü gerçek zamanlı robotik dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için önerir. Bir robot görsel girdi ve hızlı tepki gerektirdiğinde, DVS mükemmel bir seçimdir. Alan, güç ve ağırlık önemli olduğunda en iyi sonucu verir çünkü geleneksel görüntüleme çözümlerinden üç kat daha azını gerektirir. Ayrıca DVS, sensörü içeren aynı panodaki görüntüyü işleyebilir.
Laboratuvara lidar bağlantısı
Bazı durumlarda, laboratuvar robotik sensörleri diğer alanlarda başlar. California, Morgan Hill’de, Velodyne LiDAR’daki bilim adamları, LiDAR’ın sokaklarda ve otoyollarda gezinmek için kullanıldığı sürücüsüz arabalar da dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için sensörler oluşturmak üzere Işık Algılama ve Menzil Değiştirme (LiDAR) kullanıyorlar. Velodyne’in pazarlama direktörü Jeff Wendry’nin bildirdiğine göre, manipülatör kolları veya aktüatörleri imalatta yönlendirmek için de kullanılıyor.
10 yıl önce üretilen 3D LiDAR sensörleri fiziksel olarak daha büyük ve çok pahalıydı. Velodyne teknolojisinin anahtarı hacimdir. Eşsiz kısım, sensörü daha da küçültmek için birçok alt bileşenin minyatürleştirilmesidir. Efficient Energy Conversion (El Segundo, CA) ile çalışan şirket, sadece 4 milimetre kalınlığında bir galyum nitrür yekpare entegre devreden (IC) bir katı hal LiDAR sensörü oluşturarak tam da bunu yaptı. Daha küçük sensör boyutuna ve katı hal tasarımına yönelik eğilim, yeni uygulamalar için 3D LiDAR algılamayı mümkün kılar.
Bu cihaz, üretim uygulamalarının yanı sıra insansız hava araçlarında da kullanılabiliyor. Küçük boyutu ve hareketli parça eksikliği, IC tabanlı sensörü İHA uygulamalarında etkili bir seçim haline getirir. Velodyne LiDAR’ın Araştırma ve Geliştirmeden Sorumlu Başkan Yardımcısı Anand Gopalan, bu ilerlemeyle ilgili kurumsal literatürde, bu teknolojinin gerçekten minyatürleştirmeye kapı araladığını ve Velodyne’e birçok farklı uygulama için çeşitli form faktörlerinde LiDAR oluşturma yeteneği verdiğini belirtiyor. Yakında, LiDAR işlevselliğinin çeşitli yönlerini ele alan bir entegre devreler paketi oluşturularak, güvenilir, minyatür ve uygun maliyetli LiDAR ürünlerinden oluşan yepyeni bir ailenin yolu açılacak.
Bu teknoloji, 3D lazer taramaya dayanmaktadır. IC’nin lazer diyotları, gözler gibi derinlik algısı sağlar. 20 Hz’de dönen çoklu lazer diyotları, tümü 200 metreye kadar görebilen IC çevresinde 360 derece ve 30 derece yukarı ve aşağı nesne verilerini toplar. Bunu yapmak için saniyede 300.000 ila 1 milyon veri noktasını işler. Ele alınması gereken çok fazla veri var, ancak daha yeni kontrol algoritmaları, tüm verileri her zaman kullanma ihtiyacını azaltmak için tasarlandı. Aynı algılama teknolojisini kullanan kontrolör, veri noktası değişikliklerine odaklanabilir ve statik veri noktalarını göz ardı edebilir.
IC tarafından toplanan bilgiler, çipin dışında işlenmek üzere bir denetleyiciye gider. Bu teknolojinin Puck adı verilen mevcut versiyonu, yaklaşık olarak üst üste istiflenmiş iki hokey diski büyüklüğündedir. Bu sensörün küçültülmesi ve yeteneklerindeki ilerlemeler, olası uygulamaları genişletiyor. Sensör ne kadar küçük ve güçlüyse o kadar çok yere yerleştirilebilir. Bunları daha ucuz hale getirmek, daha olası kullanımlar için de bir fırsat sağlar. Bu kullanımların bir kısmı büyük olasılıkla yarının laboratuvar robotlarında olacak ve bugün insansız hava araçlarından veri toplamak isteyen bilim adamlarının bu teknolojiyi kullanacağına hiç şüphe yok. Küçük boyutlu ve büyük ölçekte veri toplayan IC tabanlı sensörün basitliği birçok saha çalışmasında faydalı olabilir.
İnce ayar teknikleri
Çoğu laboratuvar robotu, veri toplamak için sahaların üzerinden uçmak yerine numuneleri ve aletleri taşımak için daha hassas kontrole ihtiyaç duyar. Diğer gelişmeler gibi oradaki gelişmeler de beklenmedik yerlerden gelebilir ve bunlardan biri de sanayi olabilir. Örneğin, Macaristan’daki OptoForce altı eksenli bir tork sensörü üretiyor. OptoForce pazarlama direktörü Nora Berezky, bu sensörün robotlara dokunma hissi verdiğini, böylece daha fazla görevin otomatikleştirilebileceğini ve zamandan tasarruf edilebileceğini söyledi. Bu sensör sayesinde robotlar daha hassas hale gelecek ve insan eli değmesi gereken işler otomatik hale getirilecek.
Laboratuvarlarda bu rötuş genellikle gereklidir. Hatta bazı laboratuvar uygulamalarında ekip olarak çalışan robotlar kullanılabilir. açıktır ki; Kolaboratif robotlar üretime daha fazla dahil olacak ve pazarda bu tür bir çözüme büyük bir ihtiyaç var. Örneğin, monoton, tekrarlayan insan görevlerinden bahsederken laboratuvarların da aynı tür ihtiyaçları vardır ve OptoForce sensörü nihayet bilim insanlarına yardımcı olabilir. Ayrıca OptoForce sensörü, yalnızca 0,1 Newton’a duyarlı ve sağlam olan yüksek hassasiyet sağlar. Sensör yere düşse bile kırılmaz. Hassas dokunma, hassasiyet ve sağlam yapı, bu sensörü laboratuvar robot teknolojisinde değerli bir seçim haline getirir.
kaynak:
https://www.labmanager.com/laboratory-technology/the-benefits-of-robotics-in-a-laboratory-setting-2941
https://www.azolifesciences.com/article/Benefits-of-Laboratory-Robotics.aspx
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]