Towards Flexible Biolaboratory Automation: Container Taxonomy-Based, 3D-Printed Gripper Fingers

要約

ライフサイエンス研究室における自動化は、近年ますます関連性が高まっているパラダイムです。
現在のロボット ソリューションは適用範囲が限られていることが多く、そのため受け入れられにくく、複雑なワークフローの実現が妨げられています。
ロボットを使用した研究用品の輸送と操作は、この制限が現れる特別なケースです。
この論文では、柔軟な把握ソリューションの必要性を明らかにする、生物実験室の液体容器の分類を推定します。
この分類法をガイドラインとして使用して、グリップ特性を最適化するために硬質材料と軟質材料を統合するモノリシック二重押出 3D プリントで開発された平行ロボット グリッパー用のフィンガーを設計します。
容器を安定して掴めるよう、指先の形状を微調整しました。
パッシブコンプライアンス機構の採用により、シンプルな作動方式と軽量化を実現。
化学物質や高温に対する耐性とツール交換システムとの統合により、フィンガーは実験室での日常使用や複雑なワークフローに使用できるようになります。
実験では、指の作業適性を示し、取り扱い可能な血管の広範な範囲、変位に対する耐性、把握の安定性を示します。

要約(オリジナル)

Automation in the life science research laboratory is a paradigm that has gained increasing relevance in recent years. Current robotic solutions often have a limited scope, which reduces their acceptance and prevents the realization of complex workflows. The transport and manipulation of laboratory supplies with a robot is a particular case where this limitation manifests. In this paper, we deduce a taxonomy of biolaboratory liquid containers that clarifies the need for a flexible grasping solution. Using the taxonomy as a guideline, we design fingers for a parallel robotic gripper which are developed with a monolithic dual-extrusion 3D print that integrates rigid and soft materials to optimize gripping properties. We design fine-tuned fingertips that provide stable grasps of the containers in question. A simple actuation system and a low weight are maintained by adopting a passive compliant mechanism. The ability to resist chemicals and high temperatures and the integration with a tool exchange system render the fingers usable for daily laboratory use and complex workflows. We present the task suitability of the fingers in experiments that show the wide range of vessels that can be handled as well as their tolerance against displacements and their grasp stability.

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