Automatizace vylévání zkumavek s laboratorními vzorky

Úvod

Společnost ALS Czech Republic nás oslovila s požadavkem automatizovat proces vylévání zkumavek se vzorky v jejich pražské laboratoři, který byl dosud prováděn ručně. Šlo o časově náročnou a monotónní práci, při níž navíc hrozilo zdravotní riziko kvůli manipulaci s agresivními a zdraví nebezpečnými látkami. Cílem automatizace bylo snížit manuální zátěž a zvýšit efektivitu, ideálně s možností bezobslužného provozu přes noc.

Profil klienta

ALS je jedním z největších a nejrozmanitějších poskytovatelů testovacích služeb na světě. Provozuje více než 370 poboček v 65 zemích na šesti kontinentech a zaměstnává přes 13 000 odborníků. Tato globální síť umožňuje poskytovat přesné, rychlé a vysoce specializované analytické služby napříč klíčovými oblastmi, jako jsou životní vědy, environmentální testování, potravinářství, energetika, průmyslové služby a materiálové analýzy.

Evropské zastoupení tvoří hustá síť laboratoří, mezi něž patří také moderní provoz v Praze. Ten je akreditovaný ČIA a specializuje se na chemické, mikrobiologické, radiologické i fyzikální analýzy. ALS klade důraz na bezpečnost práce, kvalitu dat a efektivní provoz. Ročně zpracovává obrovské množství vzorků, jejichž přesná evidence, manipulace a bezpečná likvidace jsou klíčovou součástí jejího každodenního fungování.

Požadavky projektu

Klient potřeboval automatizovat proces otevření, vylití a likvidace vzorků v různých typech zkumavek. Požadavky zahrnovaly:

Samostatnost a schopnost dlouhodobého bezobslužného provozu
Flexibilitu při manipulaci s více typy zkumavek (různé velikosti, materiály, typy uzávěrů)
Mobilitu pracoviště mezi laboratořemi
Kolaborativní charakter zařízení pro bezpečnou spolupráci s pracovníky

Navržené řešení

Dodali jsme mobilní robotické pracoviště postavené na vozíku EasyRobotics, na kterém je umístěn kolaborativní robot AUBO i5. Tři stoly se šesti pozicemi pro přepravky na zkumavky poskytují dostatečnou kapacitu, aby zařízení mohlo běžet v dlouhých cyklech bez nutnosti obsluhy, včetně nočního provozu.

Robot je vybaven pneumatickým gripperem s prsty, které zvládají manipulaci s různými typy zkumavek bez nutnosti výměny nástroje. Kobot AUBO obstarává většinu manipulace se zkumavkami včetně odšroubování a vyhození víčka. Speciální vylévací mechanismus se samostatným gripperem a kyvným pohonem zajišťuje spolehlivé otevření, vylití i likvidaci zkumavek.

Řízení pracoviště je intuitivní. Obsluha může volit mezi jednoduchým tlačítkovým panelem a teachpendantem. Provozní stav je navíc vždy snadno rozpoznatelný díky signalizačnímu majáku. Celé řešení tak spojuje vysokou efektivitu, bezpečnost a uživatelský komfort.

Technické parametry

Robot	Kolaborativní AUBO i5
Gripper	Pneumatický gripper s univerzálními kovovými prsty
Mobilní základna	EasyRobotics vozík se třemi odnímatelnými stolky
Vylévací mechanismus	Pneumatický gripper s kyvným pohonem a TPU vložkou proti prokluzu

Realizace projektu

1. Návrh a prototypování	Návrh a prototypování univerzálních manipulačních prstů
2. Vývoj mechanismu	Vývoj vylévacího mechanismu se spolehlivým uchopením zkumavek
3. Testování	Testování různých materiálů a konstrukcí prstů pro optimální výkon
4. Implementace	Implementace a oživení pracoviště v prostorách KINALI
5. Instalace	Finální instalace a testování u klienta ALS

Výsledek řešení

Automatizované pracoviště dokáže bez obsluhy fungovat celou noc, čímž výrazně šetří pracovní kapacity a zároveň eliminuje zdravotní rizika spojená s manuální manipulací se vzorky. Řešení prokázalo vysokou flexibilitu, protože spolehlivě zvládá různé typy zkumavek a přizpůsobuje se požadavkům laboratoře.

Klíčové poznatky

Největší technickou výzvou bylo spolehlivé otevírání zkumavek s nasazovacími víčky. To jsme vyřešili speciálně navrženými kovovými prsty s vysokým třením, které zajistily potřebnou jistotu úchopu. Projekt zároveň ukázal, že při složitějších úkonech má kolaborativní režim určitá omezení, proto do budoucna plánujeme robustnější kontrolu správného otevření vzorků.

Reference od klienta

„Se společností KINALI se nám spolupracovalo dobře, a i přes prvotní komplikace při nasazení do ostrého provozu nám pomohli tyto problémy vyřešit k naší spokojenosti. Velice oceňuji jejich ochotu nám poskytnout CAD výkresy k jednotlivým dílům a umožnit nám v budoucnu dále optimalizovat a vylepšovat celé robotické pracoviště, a také jejich ochotu se dále podílet na dalším vývoji a vylepšování.“

Závěr

Robotické pracoviště umožnilo zautomatizovat a zvýšit bezpečnost procesu likvidace a vylévání vzorků v laboratoři ALS. Díky své mobilitě a flexibilní konstrukci jej lze snadno využít v různých laboratořích a představuje inspirativní ukázku toho, jak automatizace dokáže přetvořit rutinní a rizikovou práci v chytrý a spolehlivý proces.