Zwei Arme für die Forschung: Reinraum-Dual-Arm-Roboter speziell für biomedizinische Anwendungsgebiete optimiert

Innovative Konzepte mit Sonderkinematiken

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Roboter erfüllen ihre Aufgaben mit äußerster Präzision, 24 Stunden am Tag – auch da, wo es für den Menschen aufgrund der verwendeten Substanzen gefährlich werden kann. Damit gewinnen sie in der Life Science-Branche zunehmend an Bedeutung. Auch Yaskawa trägt diesem Trend mit neuen, flexiblen und leistungsfähigen Robotermodellen Rechnung. Die jüngste Neuentwicklung ist der Reinraum-Dual-Arm-Roboter Motoman CSDA10F, der speziell für biomedizinische Anwendungsgebiete optimiert wurde.

Vergleichende Studien aus der japanischen Biomedizin beweisen, dass die Qualität und Reproduzierbarkeit der Arbeitsergebnisse eines Roboters im Vergleich mit Laborassistenten nicht nur deutlich besser sind. Sie schaffen sogar ganz neue Voraussetzungen für die Forschung an Ausgangssubstanzen, deren Erzeugung bisher nicht ausreichend prozesssicher oder reproduzierbar möglich war.

Welches Potenzial in der Laborautomatisierung steckt, demonstrierte der Roboter-Hersteller Yaskawa auf der Analytica 2014 erstmals mit einem Dual-Arm-Roboter Motoman CSDA10F. Diese menschenähnliche Kinematik mit zwei 7-achsigen Armen und einer 15. Rumpfachse eignet sich nach Einschätzung von Yaskawa besonders gut für Aufgaben im Labor: Der zweiarmige Roboter ist dank multifunktionaler Werkzeuge und Greifer ausgesprochen vielseitig einsetzbar. Er arbeitet mit nahezu jeder vorhandenen Standard-Laborausrüstung und ist in der Lage, mit herkömmlichen Analysegeräten umzugehen, wie sie von Handarbeitsplätzen her bekannt sind.
Im Labor kann der Roboter damit eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen, die bisher dem Menschen vorbehalten schienen, wie die Bedienung von Zentrifugen oder Rütteleinheiten, das Öffnen und Schließen von Türen an Inkubatoren, Kühlschränken oder Öfen; das Einstellen und Herausnehmen von Proben sowie das Öffnen, Befüllen und Schließen von Safe-Lock- und Bechergläsern oder das Verteilen und Streichen von Flüssigkeiten mit Spateln.
Nächster Entwicklungsschritt
Der CSDA10F basiert auf einem Roboter, der sich in der Industrieautomation bereits bewährt hat. In dieser neuen Variante wurde er speziell für die Hygieneanforderungen im Laborbereich ausgelegt. Er ist im abwaschbaren Hygienic Design konstruiert – auch eine H2O2-Sterilisation ist möglich – und verfügt über eine integrierte Installation innerhalb der Roboterarme.
Entsprechend ist er reinraumzertifiziert nach ISO 14644-1. Für den CSDA10F wurde die Yaskawa Europe GmbH von der senetics healthcare group mit dem Innovation-Award 2014 ausgezeichnet.
Zudem erhielt der Roboter in einer mit dem „National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tokio“ entwickelten Applikation den renommierten Japanischen Chairman’s Prize of Japan Economy Federation. Und auf der diesjährigen Motek gewann das Fraunhofer IPA den ersten Handling-Award mit einer schnellen Bin-Picking-Anwendung, die mit einem Dual-Arm-Roboter Motoman SDA10 realisiert wurde.
Als nächsten Entwicklungsschritt nach dem CSDA10F stellte Yaskawa zur Automatica dann einen neuen, speziell für biomedizinische Anwendungsgebiete optimierten Dual-ArmRoboter vor: den Motoman BMDA3. Bei diesem ist geplant, die Features hinsichtlich hygienisches Design, Gewichtseinsparung und angepasster Motorleistung konsequent weiterzuentwickeln. Vor allem aber wird der BMDA3 mobil.
Anders als fest montierte Modelle kann er auf einer frei drehbaren Plattform eingesetzt werden und sich selbstfahrend bewegen. Der eigenständige Antrieb ermöglicht einen weiten Bewegungsradius in alle Richtungen. Die notwendigen Daten aus der Umgebung werden mit Hilfe eines Lasersensors erfasst. Die Energie liefert eine eingebaute, wiederaufladbare Batterie.
Einfache Bedienung
Motoman-Roboter von Yaskawa können im Labor-Umfeld schnell und einfach völlig neue Arbeitsabläufe hinzulernen. Die Voraussetzung dafür bildet eine Programm-Bibliothek, in die viele typische Bewegungen als Module hinterlegt werden können. Die Schnittstelle Mensch/Roboter ist über ein Touchpanel realisiert und visualisiert. Der Bediener komponiert und parametriert mit Hilfe einer übergeordneten Scheduling-Software lediglich die einzelnen Prozessschritte seiner gewünschten Arbeitsfolge.
Fazit
Die Laborautomation mit Robotern spart, gerade bei hohen Durchsätzen, nicht nur Zeit und Kosten. Durch die bisher unerreichte Präzision schafft sie neue Voraussetzungen für die Forschung an Ausgangssubstanzen, deren Erzeugung bisher nicht ausreichend prozesssicher oder reproduzierbar möglich war. Der neue Dual-Arm-Roboter Motoman CSDA10F von Yaskawa zeigt beispielhaft, wie sich entsprechende Anforderungen praxistauglich umsetzen lassen.
Richard Tontsch YASKAWA Europe GmbH www.yaskawa.eu.com
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