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工程师们开发用于生物技术应用的小型仓库机器人

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  • 2020-03-25 17:16:11

加州大学洛杉矶分校的工程师开发了小型仓库物流机器人,可以帮助加快和自动化医疗诊断技术和其他应用程序,移动和操纵微小的液体滴。 这项研究发表在“科学机器人”上。

这些机器人是直径约2毫米的圆盘状磁铁,旨在协同工作,以精确地移动和操纵血滴或其他液体。 例如,机器人可以将一个大液滴切割成体积相等的较小液滴,以便进行一致的测试。 他们还可以将液滴移动到预装的测试托盘中,以检查疾病的迹象。 研究小组称这些机器人为“铁机器人”,因为它们是由磁性驱动的。

铁机器人可以编程以协作的方式在小长度尺度上执行大规模并行和顺序流体操作。 为了控制机器人的运动,芯片中的电磁瓦片沿着所需的路径拉铁机器人,就像使用磁铁从棋盘下面移动金属棋子一样。

电气和计算机工程助理教授、该研究的相应高级作者萨姆·埃马明内贾德说:“我们的灵感来自于网络化移动机器人系统对制造业、仓储业和分销业的变革性影响,比如那些用于在亚马逊仓库进行高效分类和运输的设备。” 因此,我们开始在微流控装置中实现同样程度的自动化和移动性。 但是,我们的“工厂地板”要小得多,大约相当于你手掌的大小,而我们的货物,即流体液滴,小到十分之一毫米。”

“工厂地板”是一个索引卡大小的芯片,由研究人员设计,内部结构有助于操纵机器人运输的液滴,如本视频所示:

研究报告的共同回应者、资深作者迪诺·迪卡洛、加州大学洛杉矶分校的Armond和Elena Hairaftian工程和医学教授说:“就像移动和交叉合作的亚马逊机器人改变了物流行业一样,我们的技术可以改变各种与生物技术相关的行业,包括医学诊断、药物开发、基因组学以及化学品和材料的合成。 这些领域传统上都使用冰箱大小的“液体处理”机器人。 使用我们小得多的铁机器人,我们有潜力做更多的实验-并产生更多的数据-以相同的起始材料和相同的时间。”

研究人员在他们的一个实验中展示了一个由三个机器人组成的自动化网络如何协同工作,移动和操纵芯片上的人血浆样品液滴,以寻找表明存在癌症的分子标记。

加州大学洛杉矶分校电气和计算机工程专业的研究生和论文的共同主要作者余文卓说:“我们设计了什么时候和什么时候打开和关闭瓷砖,引导铁机器人通过他们指定的路线。” “这使我们可以让几个机器人在同一个空间工作,并以相对较快的速度有效地完成任务。”

在实验中,机器人以每秒10厘米的速度移动,并在24小时内进行了超过10,000次循环运动。 除了运输,其他功能,如分配,合并和过滤流体样品被证明是铁机器人与结构在芯片上相互作用。


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