安川设计的机器人自动化实验室测试

目前的情况表明:当实验室能力不足或现有检测设备无法灵活转换以适应检测变体或新的、经过修改的检测程序时，卫生保健系统很快就会达到其极限。在这种情况下，实验室机器人为人工测试提供了有价值的替代方案。

机器人在工业中早已得到应用。但是，自动化也正在进入实验室环境。在研发(制药、化学、生命科学、生物和核医学)、血液分析或个人化妆品生产中，机器人解决方案已经成功应用了几年。这些解决方案非常灵活和通用，也适用于临床感染检测。除了减少实验室人员的工作量外，该机器人还提供了出色的重复过程稳定性和质量。
机器人支持的实验室过程自动化基本上有两种可能性:

a)部分自动化，机器人重复进行实验室人员的搬运活动，从而提供救济。机器人接管处理任务，过程控制仍由实验室人员或分析机完成。

b)测试程序的完全自动化，包括样品制备、移液、测试执行，包括由机器人操作所有分析设备。机器人接管过程控制和处理任务。这里的目标是建立可以尽可能普遍使用的标准工作单元，以双臂机器人为中心元件，可以转换和灵活地重新编程，以适应任何实验室设备。这种解决方案可以每天24小时自动进行实验室过程，具有最大的精度和可重复性。

基于机器人的自动化解决方案能多快实现?

在部分自动化的情况下，即如果机器人是为了处理目的而改造，这可以通过协作机器人非常快速地完成。相比之下，一个全自动机器人电池的设计和安装需要几个月的时间。然而，一旦安装了这样一个标准的机器人单元，相关的实验室和分析设备就会围绕机器人而建，如果随着时间的推移，运动模式库已经增长并变得可用，“那么这些单元就可以快速轻松地重新编程，以执行新任务，”Goldfuss Engineering的总经理Thomas Goldfuss说，他已经为知名客户使用安川机器人实现了几个实验室单元。

快速解决方案:用协作机器人部分自动化处理任务

为了短期减轻实验室工作人员的负担，现有人工测试站的部分自动化处理任务可以提供帮助。机器人取代了重复的动作，从而取代了合格的实验室人员。协作机器人可以与人类直接接触，并且可以在没有安全围栏的情况下工作，这是实现这一目的的理想选择。
安川公司的Motoman HC10DT就是这样一个机器人。有两个版本的六轴机器人特别适合在实验室中使用:HC10DT IP67，它的设计是防尘和防水的，以及卫生设计的HC10DTF，其操作材料/齿轮润滑脂已获得食品批准。
使用Direct Teach (DT)方法，机器人手臂在运动序列中被简单地从一点引导到另一点。机器人上预先分配的键用于确定抓手在特定位置是打开还是关闭。这个动作序列存储在一个库中，机器人可以根据需要经常重复这个序列。这也可以由不是机器人编程专家的操作员来完成。

全自动机器人工作站-配备CSDA10F双臂实验室机器人

安川公司专门为实验室自动化开发的机器人是Motoman CSDA10F双臂机器人。它拥有与人类相似的身材，两条手臂既可以单独运动，也可以同步运动，由于多功能工具和抓手，它非常多才多艺。它几乎适用于任何现有的标准实验室设备，并能够处理传统的实验室设备，如手动工作站:如培养皿，手动移液器，孵化器或反应容器。适用于自动化的设备，如移液器，包括昂贵的尖端或微量滴定板站，有助于提高通量，但不是必需的。

现有的分析设备，连同它的软件连接，被接管了，即使它实际上没有为经典的自动化进行优化。例如，昂贵的液体处理系统——以及昂贵的消耗品——并不是绝对必要的，因为机器人可以直接接管这项任务。在其实验室工作站，机器人可以执行广泛的任务，以前似乎是留给人类的，包括打开和关闭任何反应容器(它并不一定是微量滴定板)，液体或粉末的移液和加药，用铲子准备营养液，插入和取出样品，打开，填充和关闭反应容器，以及操作设备，如离心机，摇瓶或恒温箱。CSDA10F非常适合根据实际为手动处理编写的协议进行复杂的标准化测试程序。因此，双臂机器人CSDA10F在工艺开发中也是一个有趣的解决方案，例如，在提高后续生产线的吞吐量之前，用于定义、保护和优化工艺步骤。它已经在日本的大型生物医学合成(癌症药物开发)和化学分析(样品制备)装置中使用。

CSDA10F是基于一个已经在工业自动化领域证明了自己的机器人。在这个新版本中，它经过特别设计，以满足实验室区域的卫生要求，例如具有特别的抗物质涂料，可清洗的卫生设计，H2O2杀菌和符合ISO 14644-1的洁净室适用性。

由于其高度的灵活性，这款创新机器人可用于广泛的应用领域——它可以快速轻松地学习全新的工作流程。许多特征动作(移液，打开/关闭“Eppi”，处理微量滴定板，打开/关闭孵化器，打开/关闭瓶盖)已经标准化，并根据要求作为模块存储在动作库中。人机界面，可通过PC或触摸屏实现操作和可视化。HMI可以是个性化的，也可以连接到现有的工作流调度软件(例如Beckman Coulter的SAMI-EX)。一旦运动程序存储在库中，操作人员不需要是机器人专家;他只需组成所需操作序列的各个流程步骤并将其参数化。

结论

到目前为止，实验室中的经典自动化通常被认为太不灵活，太笨重。但是今天，易于操作的机器人模型能够执行各种不同的实验室任务。它们可以执行对人类来说太危险或太单调的任务。这是因为即使在处理大量样本时，机器人的使用也保证了工作结果的精确再现性。然而，实验室自动化不仅节省时间和金钱，特别是在高吞吐率下。由于其无与伦比的精度，它为研究以前生产不足够可靠或可重复的起始物质创造了新的条件。

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