包括自主移动机器人的基于漫游器的集成实验室系统技术方案

公开了一种包括自主移动机器人的基于漫游器的集成实验室系统。即，公开了一种基于漫游器的集成实验室系统，包括：工作空间；在所述工作空间内的实验室部件，所述实验室部件适于执行实验室技术；在所述工作空间内的实验室器皿部件，所述实验室器皿部件适于在实验室技术中使用；以及在所述工作空间内的漫游器部件，漫游器部件可操作地连接到实验室部件和实验室器皿部件，该漫游器部件是自主移动机器人。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括自主移动机器人的基于漫游器的集成实验室系统相关申请的交叉引用本申请涉及并根据《美国法典》第35卷第119节e款要求于2018年1月9日提交的标题为“包括自主移动机器人的基于漫游器的集成实验室系统”的美国临时专利申请No.62/615,127的优先权；其全部公开内容通过引用并入本文。
本主题总体上涉及集成实验室系统，并且更具体地涉及包括自主移动机器人的基于漫游器的集成实验室系统。
技术介绍
在实验室自动化领域，通常集成单独的自动化仪器以便使工作流完全自动化，尤其是在生命科学和制药行业中。通常，每个自动化仪器执行该工作流内的专门功能。通过使仪器之间的材料运输自动化来实现集成。受益于高容量的加工材料，集成实验室系统通常适用于高吞吐量工作流。这种过程的自动化通常可以提高过程的效率，确保一致性，并减少人为错误。在集成实验室系统中使用的仪器是特定工作流的要求所特有的。特定的实验室仪器可能需要与材料存储系统集成以增加无需人机交互就可以完成的工作量。作为一个例子，典型的液体处理装置可以具有固定的容量以将实验室器皿保持在其平台上。通过将该装置与用于实验室器皿、消耗品、实验样品和废物的存储模块集成，可以扩展这种液体处理装置的容量。在固定的平台空间和存储模块之间的材料的机器人转移是一种创建集成系统的方式。作为另一个例子，其中工作流的一些方面已经自动化的典型细胞培养工作流可能需要以下部件：用于细胞样品和试剂的环境控制的储存器、用于在实验室器皿容器之间转移试剂的自动化液体处理器、以及用于对细胞培养样品进行成像和分析的机器人显微镜。在这样的示例中，尽管对于工作流中的每个单独任务可以存在自动化解决方案，但是需要人类手动地调度操作和转移材料。为了使整个工作流自动化，需要调度操作和在每个仪器之间转移材料的自动化系统。因此，如果材料可以在每个仪器之间转移，则全自动的工作流可以大大减少对人类参与的需求，并增加工作流的吞吐量。可以通过集成新的仪器来扩展全自动的工作流以开启附加功能。为了实现这一点，添加到自动化工作流的每个仪器必须能够与集成系统接合。然而，这种接合能力会影响那些可以被包括在集成工作流中的模块，以及那些可以与整个系统集成的特定产品。例如，一个自动化公司可以生产一套自动化产品以及集成系统，每个自动化产品处理更大工作流的单独步骤，并且集成系统可以与自动化产品中的每个接合以使整个工作流自动化。然而，为了集成一组没有被专门设计成以相同方式集成的仪器，通常会面临需要非常专业化和昂贵的自动化解决方案的重大挑战。集成自动化仪器的典型方法可包括线性输送机和携带有夹具工具的机器人臂。机器人臂可以通过复杂的运动路径使夹具工具移动，以便以与人类可能使用实验室器皿的方式相同的方式使用仪器中的实验室器皿。因此，机器人臂可以是用于将材料从一个位置转移到另一个位置的几乎通用的工具。然而，能够进行这种通用运动的机器人臂对于除最大规模和有利可图的工作流之外的任何自动化而言通常都是极其昂贵的。输送机可以沿着系统部件之间的固定路径运输实验室器皿、工具和消耗材料。输送机也可以运输机器人臂以在各种站处工作。继续以自动化液体处理系统举例，具有固定且有限的平台空间的液体处理装置可与携带夹具工具的机器人臂集成，以在仪器平台上的任何位置和存储模块、输送机、废物或它们的一些结合之间移动实验室器皿。例如，夹具可以将移液管吸头的空盒从仪器平台上的位置移动到输送机平台上，然后输送机平台将吸头的空盒移动到废物箱，在废物箱中空盒被处置。集成自动化仪器的典型方式，例如机器人臂和输送机，被布置和校准用于仪器的非常特定的布局和任务集。在上述示例中，其中机器人臂被实现为将自动化液体处理器与输送机集成的方式，针对液体处理器装置与输送机装置之间的特定物理布置来具体地校准机器人臂。集成部件的布局的任何扩展或调整将需要重新编程整个工作流。因此，自动化工作流的这些预定特征不容易在集成系统内进行适配、扩展或重新布置。因此，集成系统通常不应用于可能在短时间段内改变的低吞吐量、动态工作流。此外，如果集成系统内的部件发生故障，则整个工作流可能停止，直到故障部件可以被修理或替换。维护这种复杂系统需要维护代表访问系统现场，该系统现场准备有修理故障单元所需的任何替换零件。这对于服务提供商来说可能是昂贵且低效的过程，并且停机时间对于集成系统的操作者来说造成了生产率损失。另外，由于集成系统对部件布局的变化的上述敏感性，如果必须移除或替换故障部件，则通常需要重新校准机器人部件。因此，需要一种自动化实验室集成系统，其可以容易地适于适应动态工作流和部件的重新布置，并且在故障的情况下可以更有效地被修复。本领域相关专利包括以下：题为“Systemandmethodforsamplepositioninginaroboticsystem(用于机器人系统中样品定位的系统和方法)”的美国专利No.6,429,016描述了一种用于站之间的实验室器皿的宏观定位的、沿预定轨道或路径移动的自推进式移动机器人的系统，以及一种微型定位机构，其表现为采用在移动机器人和站之间激活的运动学安装件，以允许站与实验室器皿相互作用。题为“Conveyingsystemformaterialsamples,especiallymedicalsamples(用于材料样品，尤其是医学样品的输送系统)”的美国专利No.9,182,419描述了一种在工作区中沿槽的预定路径驱动的自推进式样品输送机。该输送机具有沿槽路径的销。题为“Laboratoryproducttransportelementandpatharrangement(实验室产品运输元件及路径布置)”的美国专利No.9,459,273描述了围绕预定的和特别构造的路径运送样品的移动机器人。题为“Dispatchingdevice,sampledistributionsystemandlaboratoryautomationsystem(调度装置、样品分配系统和实验室自动化系统)”的美国专利No.9,772,342和题为“Transportdevice,sampledistributionsystem,andlaboratoryautomationsystem(传送装置、样品分配系统和实验室自动化系统)”的美国专利No.9,423,410，二者涉及采用移动实验室器皿载体的特定实验室自动化平台，所述移动实验室器皿载体沿着由磁力驱动的固定路径行进。实验室器皿载体可通过测量轨道的当前段中的RFID代码来追踪它们在固定路径中的位置。题为“Automatedlabwarestoragesystem(自动化实验室器皿存储系统)”的美国专利No.6,099,230描述了与“实验室器皿穿梭机”(输送机)配对的实验室器皿存储系统，其能够在实验室器皿存储系统中的第一位置和远离实验室器皿存储系统的第二位置之间移动实验室器皿。这是“固定”集成系统的部件的示例，其中实验室器皿沿着固定路径被运输到固定位置，并且集成模块必须以非常特定的方式设计和组装，以便在特定位置之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室集成系统，包括：/n工作空间；/n在所述工作空间内的实验室部件，所述实验室部件适于执行实验室技术；/n在所述工作空间内的实验室器皿部件，所述实验室器皿部件适于在实验室技术中使用；以及/n在所述工作空间内的漫游器部件，所述漫游器部件可操作地连接到所述实验室部件和所述实验室器皿部件，所述漫游器部件是自主移动机器人。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180109 US 62/615,1271.一种实验室集成系统，包括：
工作空间；
在所述工作空间内的实验室部件，所述实验室部件适于执行实验室技术；
在所述工作空间内的实验室器皿部件，所述实验室器皿部件适于在实验室技术中使用；以及
在所述工作空间内的漫游器部件，所述漫游器部件可操作地连接到所述实验室部件和所述实验室器皿部件，所述漫游器部件是自主移动机器人。


2.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述实验室部件包括液体处理器装置，其中所述实验室技术包括移液操作。


3.根据权利要求2所述的实验室集成系统，其中所述液体处理器装置是多通道液体处理器，所述多通道液体处理器在所述通道中的每一个上具有独立的跨度和独立的Z致动。


4.根据权利要求3所述的实验室集成系统，其中所述液体处理器装置是8通道液体处理器，所述8通道液体处理器在所述8通道中的每一个上具有独立的跨度和独立的Z致动。


5.根据权利要求4所述的实验室集成系统，其中所述漫游器部件包括与所述液体处理器装置可操作地连接的多达五个漫游器装置。


6.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人是可积分的。


7.根据权利要求6所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人包括基于全向轮的传动系统，并且能够在任意方向上移动而无需掉头。


8.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人包括一个或更多个导航照相机。


9.根据权利要求8所述的实验室集成系统，其中，所述工作空间包括形成2D坐标系的多个基准标记，其中，所述导航照相机适于通过识别所述基准标记中的一个或更多个来识别在所述工作空间内的所述自主移动机器人的位置。


10.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人包括实验室器皿部件转移机构。


11.根据权利要求10所述的实验室集成系统，其中所述实验室器皿部件转移机构包括刮铲机构，所述刮铲机构适于将所述实验室器皿部件从所述自主移动机器人转移到所述工作空间内的位置。


12.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人包括：
实验室器皿部件载体平台；以及
电容感测区域，所述电容感测区域感测位于所述实验室器皿部件载体上的实验室器皿部件的存在或不存在。


13.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述自主移动机器人适于使用S形曲线速度运动轮廓在所述工作空间内移动。


14.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述工作空间、所述实验室部件、所述实验室器皿部件或所述工作空间、所述实验室部件、所述实验室器皿部件的任何组合均包括RFID标签，并且其中所述自主移动机器人包括RFID读取器。


15.根据权利要求1所述的实验室集成系统，还包括机队控制器，所述机队控制器适于命令所述漫游器部件以接合用于所述实验室技术的所述实验室器皿部件。


16.根据权利要求1所述的实验室集成系统，其中所述工作空间包括两个或更多个系统模块和机队...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·维克霍姆，拉斯莫斯·林德布勒姆，
申请(专利权)人：富默乐有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US