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有趣的试管机器人

2018-01-25重庆市万州区袁家屯吕雪萱

农村青少年科学探究 2017年10期
关键词:反馈系统药瓶微机

重庆市万州区袁家屯 吕雪萱

正当大批机器人跨出厂房,浩浩荡荡走向广阔天地的时候,一群灵巧的迷你机器人也钻进了欧美的化学实验室。它们用纤细的手指操作试管,称量药品,搅拌溶液;它们的眼睛会识别文字标记,观察试验结果;它们从不抱怨工作枯燥乏味,也不惧怕放射性污染等的威胁;它们长年累月不分昼夜地工作着……这种小机器人大大提高了实验室的工作效率,人们称之为“试管机器人”。

试管机器人与计算机控制的仪器不同。微机控制的仪器如液体分析仪等已被普遍使用了多年,但它们都是为某种专门的功能而设计的,没有通用性。试管机器人也不同于工厂里的机器人。它的个子小,但十分灵活,它由微机控制,带有预编程序,并备有记录工作过程的存储器。

试管机器人最初是为了教会儿童如何操纵机器人而产生的,之后,由简到繁发展起来。最早的试管机器人名叫“阿姆迪特”,它个子小而灵活,结构比较简单,价钱也便宜,主要工作是为样品称重,但它的手臂短,提不起重物。它没有反映机械手位置的反馈系统,在每次启动之前需要人工辅助复位。

比较高级的是一种名叫“思玛特”的机器人,它具有闭环反馈系统,从实验室的演示台上可以看到“思玛特”的手臂和眼睛配合默契。它可以用“手”从盘中捡取一个小药瓶,再把它放在“眼睛”(摄像机)前面仔细辩认,每个药瓶上都贴有各自的文字标记,当“思玛特”认出它所需要的标记时,药瓶就会对号入座地被放到指定的位置上。另外,试管机器人还可以配合激光条形码阅读器工作。例如,在一个药品瓶上贴上这种带有指令的条形码,机器人就会从中获得指令,完成打开瓶盖,抖出定量的药粉,搅拌投入溶剂中的药粉,对溶液进行测试等一连串的动作。

在目前的水平上,试管机器人最适宜传递固体材料,尤其是形状便于捡取的物体,要是换成粉末或者形状小、不规则的物体,机器人也会大伤脑筋的。

试管机器人闯入实验室,揭开了实验室自动化的序幕,但它只是实验室自动化的一个组成部分。实验室真正需要的是一个完整的系统,它必须使大量日常性的工作自动化,只有这样工作人员才能从繁琐的操作中解放出来。

展望未来,实验室自动化的发展道路是宽阔的,美国齐马克公司自信在未来几年中,他们制造的“齐梅特”系统将超出三万个,产值可达十亿英镑。但眼前的主要障碍有两个,一是缺少精密电动机;二是缺乏应用软件。前者是制造精密传动机械的关键,后者是普及应用之必需。排除这两个障碍之后,实验室自动化的发展速度一定会更快。

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