طراحی ربات چاپ سه بعدی منبع باز

تیمی از دانشمندان دانشگاه هوکایدو FLUID (دستگاه تعاملی با استفاده از مایع جاری)، یک سیستم رباتیک متن‌باز پیشگامانه طراحی شده برای خودکارسازی آزمایش‌های شیمیایی را توسعه داده‌اند.

کد خبر: ۱۲۴۷۴۴۶

چهارشنبه - ۲۰ فروردين ۱۴۰۴ / April 09, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تیمی از دانشمندان دانشگاه هوکایدو به سرپرستی پروفسور کیسوکه تاکاهاشی، FLUID (دستگاه تعاملی با استفاده از مایع جاری)، یک سیستم روباتیک متن‌باز پیشگامانه طراحی شده برای خودکارسازی آزمایش‌های شیمیایی را توسعه داده‌اند. FLUID با استفاده از چاپگر سه بعدی و قطعات الکترونیکی مقرون به صرفه ساخته شده است و هدف آن این است که اتوماسیون آزمایشگاهی را در دسترس‌تر و قابل تنظیم‌تر کند.

این پلت فرم مقرون به صرفه و کاملاً قابل تنظیم، که به عنوان FLUID (دستگاه تعاملی با استفاده از مایع روان) شناخته می‌شود، جایگزینی کم هزینه برای سیستم‌های اتوماسیون آزمایشگاهی سنتی است.

این فناوری جدید که با استفاده از یک چاپگر سه بعدی و قطعات الکترونیکی خارج از قفسه توسط تیمی در دانشگاه هوکایدو در ژاپن ساخته شده است، به محققان بیشتری اجازه می‌دهد تا به آزمایشات پیشرفته دسترسی داشته باشند و گردش کار خود را ساده کنند.

میکائیل کوواهارا، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: با استفاده از منبع باز، استفاده از چاپگر سه بعدی و بهره‌گیری از وسایل الکترونیکی رایج، ساخت یک ربات کاربردی که برای مجموعه‌ای از نیاز‌های خاص با کسری از هزینه‌های مربوط به روبات‌های تجاری در دسترس است، امکان‌پذیر شد.

FLUID یک پلت فرم رباتیک چاپ سه بعدی است که برای خودکارسازی سنتز مواد با دقت و دسترسی طراحی شده است. این ربات از چهار ماژول سخت افزاری مستقل ساخته شده است که هر یک شامل یک سرنگ، دو دریچه، یک موتور سروو برای کنترل سوپاپ و یک موتور پله‌ای برای مدیریت دقیق پیستون سرنگ است.

یک سنسور پایان پایان در هر ماژول ادغام شده است تا حداکثر سطح پر شدن سرنگ را تشخیص دهد و از اندازه گیری‌های دقیق و قابل تکرار اطمینان حاصل کند. این ماژول‌ها به برد‌های میکروکنترلر متصل می‌شوند که از طریق اتصال USB به رایانه کار می‌کنند.

به گفته این تیم، این سیستم با نرم افزاری همراه است که کاربران را قادر می‌سازد تا عملکرد‌های ضروری مانند موقعیت یابی سوپاپ و فعال سازی سرنگ را کنترل کنند. همچنین به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ در مورد وضعیت عملیاتی و بازخورد حسگر ارائه می‌کند و توانایی کاربر برای نظارت و مدیریت فرآیند سنتز را افزایش می‌دهد.

برای نمایش عملکرد پلت فرم، محققان از FLUID برای خودکارسازی رسوب همزمان کبالت و نیکل استفاده کردند. این سیستم مواد باینری را با دقت و کارایی بالا تولید می‌کرد.

اتوماسیون آزمایشگاهی هوشمندتر

فایل‌های طراحی برای FLUID به‌طور آشکار در دسترس قرار گرفته‌اند و به محققان در سراسر جهان این امکان را می‌دهد تا ربات را برای نیاز‌های آزمایشی خاص خود تکرار یا تطبیق دهند. FLUID به عنوان یک جایگزین منبع باز و قابل چاپ سه بعدی برای ربات‌های آزمایشگاهی تجاری پرهزینه، راه حلی عملی برای گسترش دسترسی به سنتز خودکار مواد ارائه می‌دهد.

مقرون به صرفه بودن و انعطاف پذیری آن، آن را به ویژه برای دانشمندان در محیط‌های با منابع محدود یا کسانی که در زمینه‌های تخصصی کار می‌کنند که ابزار‌های تجاری ممکن است در دسترس نیستند یا بسیار گران باشند، ارزشمند می‌کند.

این سیستم قابل سفارشی سازی که از اجزای گسترده در دسترس ساخته شده است به محققان اجازه می‌دهد تا آزمایش‌های پیشرفته را بدون نیاز به سرمایه گذاری مالی قابل توجه انجام دهند و به دموکراتیک کردن دسترسی به اتوماسیون آزمایشگاهی پیچیده و تسریع نوآوری در علم مواد کمک کند.

تاکاهاشی در بیانیه‌ای گفت: این رویکرد با هدف دموکراتیزه کردن اتوماسیون در سنتز مواد، ارائه راه حلی عملی و مقرون به صرفه برای سرعت بخشیدن به نوآوری در علم مواد به محققان ارائه می‌شود.

محققان قصد دارند FLUID را با ادغام حسگر‌های اضافی برای نظارت بر پارامتر‌هایی مانند دما و pH تقویت کنند و ربات را قادر می‌سازد تا طیف وسیع‌تری از واکنش‌های شیمیایی از جمله اختلاط پلیمر و سنتز آلی را پشتیبانی کند.

به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری آینده ویژگی‌هایی مانند ضبط ماکرو را برای خودکارسازی کار‌های تکراری و قابلیت‌های ثبت اطلاعات گسترده‌تر برای بهبود تکرارپذیری و ساده‌سازی تحلیل داده‌ها معرفی خواهند کرد. هدف این ارتقا‌ها افزایش بیشتر تطبیق پذیری و سودمندی سیستم در جریان کار آزمایشگاهی پیشرفته است.