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從自動(dòng)化到機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的智能時(shí)代

2020-10-07 12:46:27來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化閱讀量：5448

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】10月6日，面向青少年的ROBOFEST CHINA 2020機(jī)器人大賽在北京正式開(kāi)賽。作為性的機(jī)器人賽事，ROBOFEST大賽旨在普及機(jī)器人工程技術(shù)知識(shí)，推動(dòng)機(jī)器人教育活動(dòng)開(kāi)展。無(wú)論是ROBOFEST大賽，還是世界機(jī)器人大賽(WRC)，這些機(jī)器人賽事都在向我們表明，科技發(fā)展到今天，機(jī)器人已經(jīng)不再是科幻作品中對(duì)于未來(lái)的幻想。

　　雖然現(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法制作科幻作品中與人類(lèi)相差無(wú)幾的仿生智能機(jī)器人，但是自動(dòng)化的工業(yè)機(jī)器人早已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，包括切割焊接、裝配、噴涂、運(yùn)輸、分揀等。隨著人工智能的發(fā)展，服務(wù)型機(jī)器人也開(kāi)始出現(xiàn)在人們的日常生活中，如家用掃地機(jī)器人、專(zhuān)業(yè)醫(yī)療機(jī)器人等。而在科研實(shí)驗(yàn)室中，機(jī)器人同樣有著很大的發(fā)揮空間。

　　在利用機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前，科研實(shí)驗(yàn)室很早就已經(jīng)出現(xiàn)了向自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)。特別是在儀器行業(yè)，智能化與自動(dòng)化已經(jīng)成為儀器發(fā)展的主要方向之一。儀器的智能化與自動(dòng)化發(fā)展帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)眾多。

　　以樣品前處理儀器為例，自動(dòng)化樣品前處理設(shè)備不僅可以降低人工操作帶來(lái)的誤差、改善樣品處理效果、提高樣品處理效率，還可以解放人力、降低人工成本。此外自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)軟件操作系統(tǒng)進(jìn)行控制，操作簡(jiǎn)單，方便管理。即使是高強(qiáng)度、高危性的樣品前處理工作也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的操作完成。目前已經(jīng)有很多國(guó)產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售自動(dòng)化樣品前處理設(shè)備，并得到了良好的市場(chǎng)反饋。

　　除了儀器設(shè)備的自動(dòng)化之外，工業(yè)制造中常用的機(jī)械臂也已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化中。與制造業(yè)中使用機(jī)械臂代替人工操作相似，實(shí)驗(yàn)室機(jī)械臂技術(shù)也同樣可以極大提高工作效率。比較典型的是在全自動(dòng)液體處理工作站中用于移液的機(jī)械臂，可以進(jìn)行高通量移液，一次性處理多個(gè)樣品，提高樣品處理速度。目前國(guó)產(chǎn)的移液機(jī)械臂已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。此外更為常見(jiàn)的是通用型的機(jī)械臂，不僅可以用于樣品的搬運(yùn)、移動(dòng)等，還可以完成更復(fù)雜的工作。

　　今年7月，利物浦大學(xué)的研究人員在《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果。研究團(tuán)隊(duì)改造了使汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中流水線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人，使其可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中與人類(lèi)研究員一樣使用儀器設(shè)備。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化方案相比，這項(xiàng)研究的突破在于不是讓儀器設(shè)備自動(dòng)化，而是讓儀器設(shè)備的操作者自動(dòng)化。

　　借助激光掃描和觸覺(jué)反饋，研究團(tuán)隊(duì)使這款機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了與外界的互動(dòng)。通過(guò)編程構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，機(jī)器人能夠獨(dú)立完成稱(chēng)重、配液、進(jìn)行催化反應(yīng)、計(jì)量反應(yīng)產(chǎn)物等實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在研究中，這款機(jī)器人在沒(méi)有人類(lèi)知道的情況下使用搜索算法自動(dòng)發(fā)現(xiàn)了活性提高了六倍的催化劑。可以說(shuō)已經(jīng)稱(chēng)得上是一位“研究人員”。

　　從儀器自動(dòng)化到工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)室正在變得越來(lái)越智能。與現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展相同，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化也將研究人員從繁瑣、重復(fù)的工作中解放出來(lái)，讓他們有更多的精力專(zhuān)心投入到研究中。而儀器行業(yè)也需要順應(yīng)這一發(fā)展方向，讓自己的產(chǎn)品更好地融入到實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化體系中。

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