Sprytne roboty w laboratorium – do zautomatyzowanej obróbki próbek

W medycznych laboratoriach brakuje wykwalifikowanej kadry.

Tę sytuację dodatkowo pogarszają zmiany demograficzne: Ponad dwie trzecie lekarzy specjalizujących się w medycynie laboratoryjnej ma więcej niż 50 lat. Jedna czwarta zatrudnionych w szpitalach techników medycznych jest w podobnym wieku, a połowa ma co najmniej 45 lat. Niedługo większa część z nich przejdzie na emeryturę. W starzejących się społeczeństwach rośnie zapotrzebowanie na badania medyczne, czyli również na personel diagnostyczny. Już teraz do zbadania 4500 próbek potrzeba z reguły 8 osób pracujących na jednej zmianie. 87% laboratoriów już teraz nie ma wystarczającej liczby pracowników. A kto zajmie się diagnostyką laboratoryjną w najbliższej przyszłości?

Dlatego istnieje duża potrzeba działania, aby rozwiązać ten problem. Odpowiedzią jest sprytna kabina robotyczna ASR600, wyprodukowana przez firmę robominds z Monachium. Jej sercem jest oparta na sztucznej inteligencji technologia robobrain®, która razem z pasującymi elementami firm Universal Robots, item, Zimmer Group i SICK, partnerów technologicznych robominds, tworzy jedną całość. To pozwala na identyfikację i sortowanie próbek w elastyczny, sprytny i zautomatyzowany sposób – bez konieczności programowania i z typowymi, związanymi z tym początkowymi problemami.

Myślą, widzą, działają: Tak sprytne mogą być koboty

Misję założonej w 2016 roku firmy, która zatrudnia ok. 30 pracowników, można streścić w jednym zdaniu: „Every robot needs a brain”. Tłumacząc na nasze: „Wyposażamy roboty w mózg i zdolność widzenia. W ten sposób sprawiamy, że robotyka staje się dostępna. Nie trzeba być programistą, każdy potrafi je obsługiwać”, mówi Christian Fenk, dyrektor sprzedaży w robominds. W robominds w innowacji widzą technologię, która jest innowacyjna dopiero wtedy, gdy jest nie tylko możliwa do wykonania, lecz także możliwa do zastosowania bez konieczności posiadania specjalistycznej wiedzy. Tak jest również w przypadku rozwiązań robominds: Sercem jest robobrain® – platforma sterująca oparta na sztucznej inteligencji, która spełnia dla robota funkcję „mózgu”, czyli nadaje mu inteligencję. Optyczne możliwości, czyli swoje „oczy“, robot uzyskuje dzięki kamerze przemysłowej 2D/3D robobrain.eye. Przez długi czas koordynacja ręka-oko stanowiła w robotyce przeszkodę trudną do pokonania, teraz jednak rozwiązania robominds mogą wyposażyć koboty w zdolność widzenia przedmiotów, ich poznawania i chwytania. Koniecznością jest oczywiście użycie odpowiednich efektorów końcowych, przy czym produkty firmy robominds pasują do dowolnych wyrobów wszystkich producentów.

Kolejną cechą jest również to, że koboty nie wymagają wstępnego przyuczenia, ponieważ zdolności SI są już wyuczone i można je natychmiast zastosować.

Ostatnim, trzecim elementem zestawu przeznaczonego do inteligentnych systemów zrobotyzowanych stanowi robobrain.skills. Mowa o indywidualnych umiejętnościach robotów, dzięki którym mogą one wykonać określone zadania. Dostępne są następujące zestawy umiejętności: Smart Item Detection Skill (rodzajowa identyfikacja małych do średnich przedmiotów), Smart Parallel Picking Skill (identyfikacja małych do średnich elementów i manipulacja dwupalcowymi chwytakami) oraz Sample Tube Detection Skill (identyfikacja i sortowanie próbek w szafie rackowej według wielkości i koloru). Ostatni zestaw został opracowany dla kabiny robotycznej ASR600. Zestawy umiejętności można elastycznie i bez trudu dopasować do indywidualnych potrzeb. Wzajemne uzupełnianie się zasobów pozwala na zautomatyzowanie zadań bez konieczności posiadania wiedzy z zakresu programowania. Kolejną cechą jest również to, że koboty nie wymagają wstępnego przyuczenia, ponieważ zdolności SI są już wyuczone i można je natychmiast zastosować.

Sprytne, wszechstronne roboty pokazują w laboratoriach, na co ich stać

Aby gotowe rozwiązanie było wydajne i sprawne, konieczne jest dopasowanie do siebie odpowiednich komponentów i ich wzajemne współdziałanie. Oprócz modułu sterującego robobrain® w kabinach ASR600 wykorzystywane są również elementy serii XMS item do obudowy, dwa koboty UR5e firmy Universal Robots, technika bezpieczeństwa firmy SICK i chwytaki Zimmer Group. „Po naszej stronie był samodzielnie przyuczony system służący do sortowania i rozdzielania próbek krwi, moczu, kału i próbek histopatologicznych ”, dodaje Christian Fenk. Rozdzielanie odnosi się w tym przypadku do typów próbek o różnokolorowych zatyczkach, które trzeba odpowiednio zidentyfikować i posegregować. Wysoki stopień złożoności zadania wynika z tego, że istnieje wiele różnych rodzajów pojemników laboratoryjnych, które dodatkowe są normalizowane. W laboratoriach zwykle bada się 34 różnych rodzajów próbek. To był powód, dla którego wcześniej standardowa automatyzacja nie była możliwa do zrealizowania.

Dodatkowo każdy kobot wyposażony jest w czytnik kodów kreskowych. Takie rozwiązanie gwarantuje, że: dane pacjenta są prawidłowo przyporządkowywane oraz kontrolowana jest jakość kodów.

W przypadku kabiny robotycznej przeznaczonej do zautomatyzowanej obróbki próbek w laboratorium sprawa wygląda inaczej: Koboty, dzięki swoim zdolnościom, które uzyskały w oparciu o sztuczną inteligencję, potrafią samodzielnie segregować elementy i elastycznie reagować. W ten sposób można w ciągu godziny przerobić do 600 próbek. Do obróbki nadają się próbki o średnicy od 5 do 80 mm. Dodatkowo każdy kobot wyposażony jest w czytnik kodów kreskowych. Takie rozwiązanie gwarantuje, że: dane pacjenta są prawidłowo przyporządkowywane oraz kontrolowana jest jakość kodów. W ten sposób można upewnić się, że odrębny system testujący używany w laboratorium, który także jest zautomatyzowany, będzie potrafił odczytać kody kreskowe. W tym sensie kabina spełnia również funkcję bramki jakości, na której zapada decyzja o przekazaniu elementu do kolejnego etapu procesowego. Kabina robotyczna ASR600 wyróżnia się przyjaznym dla użytkownika interfejsem, dzięki czemu jest łatwa w użytkowaniu i nie wymaga od użytkowników, w tym przypadku pracowników laboratorium, żadnej znajomości robotyki.

Modułowe produkty item to odpowiedź na wszystkie wymagania

Ze względów związanych z bezpieczeństwem i higieną wybrano zamkniętą kabinę robotyczną w postaci kabiny maszynowej. W tym przypadku seria XMS mogła pokazać wszystkie swoje zalety w pełnej krasie. Zaliczają się do nich m.in. zintegrowane kanały kablowe i łatwe do czyszczenia powierzchnie. Te cechy sprawiają, że profile XMS stanowią idealną bazę dla kabin maszynowych przeznaczonych do czystej produkcji. Należy tutaj wymienić również modułową budowę, czyli coś, z czego słyną wszystkie profile item. Christian Fenk jest w pełni przekonany o jej zaletach: „Systemy modułowe item są po prostu wspaniałe. Wszystkie moje konstrukcje mogę dowolnie rozbudować albo odpowiednio zmniejszyć i dopasować do danego procesu. Dzięki temu mogę mój mechaniczny świat umieścić wszędzie tam, gdzie potrzebuje go mój klient z branży laboratoryjnej i zgodnie z jego wyobrażeniami. To bardzo wygodne.” Modułowa budowa kabiny robotycznej sprawia, że można ją łatwo dopasować do indywidualnych, laboratoryjnych wymagań. Ważną kwestią są w tym przypadku wymiary drzwi oraz wymagana wydajność. W każdej chwili można wprowadzić zmiany i nie wymaga to dużego nakładu pracy. Jeśli potrzebny jest tylko jeden kobot, drugi egzemplarz można usunąć kilkoma ruchami i równie łatwo umieścić w wybranym miejscu pozostały. Sztuczna inteligencja automatycznie dopasowuje się do zmian – tutaj jak na dłoni widać harmonijne dopasowanie rozwiązań robominds i item.

Wspaniałe w produktach item jest to, że nawet specjalne rozwiązania na zamówienie idealnie pasują. Wystarczy zamontować je na miejscu użytkowania i gotowe. Dzięki temu w okamgnieniu zainstalowaliśmy naszą kabinę.

Robominds korzysta z systemu modułowego do systemów robotycznych item również przy okazji innych projektów. Chętnie współpracuje również z innymi firmami należącymi do sieci item pluspartner: „Wiem, że bez względu na dany projekt, zawsze mogę liczyć na taką samą jakość. My jesteśmy odpowiedzialni za zaprojektowanie inteligencji robota. Następnie integrujemy go w otoczenie robocze pochodzące od naszych partnerów, a na koniec odpowiednio dopasowujemy całość. Dzięki temu klienci mają lokalnego partnera i odpowiednie wsparcie. W przypadku modułów robotycznych postępujemy tak samo”, wyjaśnia Christian Fenk. W przypadku kabiny robotycznej do zastosowań laboratoryjnych wstępny projekt został opracowany w programie item Engineeringtool, a następnie był konsultowany bezpośrednio z item. Efektem tej współpracy było wykończenie kabiny „pod klucz”. „Wspaniałe w produktach item jest to, że nawet specjalne rozwiązania na zamówienie idealnie pasują. Dzięki temu w okamgnieniu zainstalowaliśmy naszą kabinę. Do tego doszły jeszcze roboty oraz płyty montażowe, które umożliwiają osadzenie robotów na standardowych profilach“, dodaje Christian Fenk.

Premiera nowej odsłony automatyzacji laboratoriów na targach analytica

Firma robominds zaprezentowała swoją kabinę robotyczną szerszej publiczności na światowych targach analiz instrumentalnych, technologii laboratoryjnej i biotechnologii, czyli analytica, które odbyły się w dniach od 21 do 24 czerwca 2022 roku. Okazało się, że duże zapotrzebowanie na systemy automatyzacji istnieje nie tylko w laboratoriach medycznych, lecz także innych spokrewnionych branżach. Firmy odwiedzające stoisko robominds już wcześniej zebrały informacje, dzięki czemu na miejscu mogły zadać pytania dotyczące konkretnych projektów. Na targach powstały pierwsze pomysły dotyczące systemów do obróbki próbek ścieków, kontroli produktów spożywczych oraz analizy drożdży na potrzeby browaru. Christian Fenk podkreśla ważność tego zagadnienia: „Ożywione rozmowy pokazały, jak duże jest zapotrzebowanie w różnych branżach. A co najważniejsze, sztuczna inteligencja zrozumiała, czym jest próbka i co należy z nią zrobić. Bez znaczenia jest, czy mamy do czynienia z próbką krwi czy ścieków. Tutaj nie trzeba niczego programować.” Ciekawe, co przyszłość przyniesie dla tych branży w zakresie rozwiązań robotycznych.

Chcesz być na bieżąco informowany o wszystkich nowościach dotyczących innowacyjnych systemów zrobotyzowanych? Zapisz się do blogowego newslettera item, wykorzystując do tego baner w prawym górnym rogu!