.jpg)
Laboratoře zpracovávají stále větší množství vzorků a vedle odborných analýz musí zaměstnanci zvládat i řadu rutinních úkonů. Pipetování, dávkování nebo manipulace se zkumavkami přitom mohou spolehlivě převzít kolaborativní roboty.
Koboty dokážou převzít manipulaci se vzorky, uvolnit ruce laboratorním specialistům a zároveň zvýšit přesnost i bezpečnost provozu. Ve videu vidíte příklad robotizovaného pracoviště pro laboratoř ALS, které realizovala společnost KINALI.
Níže vám představíme, jak může takovéto řešení fungovat v praxi.
Množství testů i požadavky na jejich dostupnost v kratších časech rostou napříč obory, od environmentálních analýz přes zdravotnictví až po potravinářství.
Vedle rychlosti jsou zásadní i přesnost a reprodukovatelnost výsledků. Laboratorní procesy musí být maximálně standardizované a dobře kontrolovatelné, aby pracoviště dokázala zajistit stabilní kvalitu měření napříč směnami i pracovními týmy.
Řada laboratorních procesů stojí na opakované manipulaci se vzorky. Tyto operace mohou při dlouhodobém a četném opakování představovat významnou zátěž pro pracovníky a zároveň zabírají kapacitu odborného personálu. Už dřívější studie potvrdila, že 60–80 % pracovníků provádějících pravidelné pipetování trpí bolestí ruky, zápěstí nebo ramene1.
Kolaborativní roboty dokážou tyto repetitivní činnosti převzít. Typicky automatizují:
Robotické pracoviště může zajišťovat i další operace, například etiketování nebo přeznačování laboratorního materiálu. Odborný personál se tak může více soustředit na analytické a interpretační úkony, které vyžadují lidské rozhodování.
V mnoha laboratořích dochází k manipulaci se vzorky, které mohou obsahovat chemické látky, biologický materiál nebo jiné potenciálně rizikové substance. Minimalizace přímého kontaktu pracovníků s těmito vzorky je proto jedním z cílů, které si moderní laboratoře vytyčují.
Kolaborativní roboty mohou manipulovat s potenciálně nebezpečnými vzorky a zajistit jejich vyprazdňování nebo likvidaci. Dokážou také pracovat v ochranném režimu nebo v uzavřených laboratorních systémech, kde je žádoucí minimalizovat manuální manipulaci.
Jedním z konkrétních příkladů využití kolaborativní robotiky v laboratorním prostředí je projekt realizovaný společností KINALI pro laboratoř ALS Czech Republic. Zákazník chtěl automatizovat proces vyprazdňování laboratorních vzorků uložených ve zkumavkách, který byl do té doby prováděn manuálně.
Tato činnost byla časově náročná, vysoce repetitivní a zároveň představovala potenciální zdravotní riziko pro pracovníky. Laboratoř proto hledala řešení, které by snížilo manuální manipulaci se vzorky, zvýšilo bezpečnost práce a umožnilo efektivnější provoz pracoviště.
Výsledkem realizace je mobilní robotická stanice, kterou tvoří základna EasyRobotics a kolaborativní robot AUBO i5. Právě mobilita celého řešení byla jedním z důležitých požadavků, protože umožňuje nasazení pracoviště tam, kde je v danou chvíli potřeba.
Systém je navržen tak, aby zvládal manipulaci s různými variantami zkumavek, které se liší velikostí, materiálem i typem uzávěru. Robot využívá pneumatický gripper se speciálně navrženými prsty, které umožňují spolehlivé uchopení zkumavek bez nutnosti výměny nástrojů. Díky tomu může pracoviště obsluhovat širší spektrum vzorků bez složité přestavby.
Součástí řešení je mechanismus, který zajišťuje otevření zkumavek, jejich kontrolované vyprazdňování a následnou likvidaci obsahu. Robot nejprve uchopí zkumavku, odstraní uzávěr a následně ji přesune do zařízení určeného pro bezpečné vyprázdnění.
Celý proces probíhá automaticky a minimalizuje potřebu manuální manipulace se vzorky. To významně snižuje riziko kontaktu pracovníků s potenciálně nebezpečnými látkami a zároveň zvyšuje stabilitu celého procesu.
Jednou z největších technických výzev projektu bylo spolehlivé otevření zkumavek se zacvakávacími uzávěry. Ty vyžadují vyšší sílu a přesnou manipulaci, aby bylo možné uzávěr bezpečně odstranit bez poškození zkumavky.
Řešení vznikalo na míru konkrétním požadavkům laboratoře a prošlo několika iteracemi během testování i nasazení v provozu. Například použitím vylepšeného gripperu s vyšším třením je úchop stabilní a bezpečný i při manipulaci s kluzkými typy zkumavek.
Chcete se o realizaci robotického pracoviště, parametrech procesu nasazení pro ALS dozvědět více? Přečtěte si detailní případovou studii.
Robotické pracoviště pracuje autonomně a v průběhu činnosti nevyžadují přímý zásah obsluhy. Kapacita systému umožňuje zpracování většího množství vzorků v jednom cyklu, což otevírá prostor například pro noční provoz laboratoře.
Podobné realizace ukazují, že koboty mají v laboratořích širší využití. Automatizace vybraných operací snižuje tlak na směnný provoz a otevírá cesty k závádění režimů, ve kterých část laboratorních procesů probíhá bez stálé přítomnosti obsluhy.
V průmyslové terminologii se pro tento model používá označení „dark factory“, tedy provoz, který může fungovat autonomně i mimo běžnou pracovní dobu.
Robotická pracoviště mohou dále zajišťovat například:
Takto navržené procesy umožňují laboratořím zvyšovat kapacitu zpracování vzorků bez nutnosti rozšiřování směn nebo navyšování personálních kapacit. Kolaborativní robotika tak postupně nachází uplatnění i v prostředích, kde se dříve spoléhalo výhradně na manuální práci.
Pokud i vaše laboratoř řeší vysoký podíl repetitivních manuálních úkonů, může být automatizace jednou z cest, jak zvýšit bezpečnost, stabilitu procesu i kapacitu provozu. Právě u podobných aplikací se ukazuje, jak důležité je navrhnout řešení na míru konkrétním podmínkám pracoviště a potřebám zákazníka, což je přístup, na kterém KINALI své realizace staví.
1. Björksten M. G., Almby B., Jansson E. S., Hand and shoulder ailments among laboratory technicians using modern plunger-operated pipettes, Appl. Ergon, 1994.
.png)