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10月6日,ROBOFEST CHINA 2020青少年機(jī)器人大賽在北京正式拉開帷幕。ROBOFEST競賽作為一項(xiàng)國際機(jī)器人競賽,旨在普及機(jī)器人工程技術(shù)知識(shí),促進(jìn)機(jī)器人教育活動(dòng)。無論是ROBOFEST大賽還是世界機(jī)器人大賽(WRC),這些機(jī)器人大賽都向我們表明,隨著科技的發(fā)展,機(jī)器人不再是科幻作品中的未來幻想。
雖然現(xiàn)有技術(shù)無法制造出與科幻作品中人類幾乎一樣的仿生智能機(jī)器人,但自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,包括切割焊接、裝配、噴涂、運(yùn)輸、分揀等。隨著人工智能的發(fā)展,服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)開始出現(xiàn)在人們的日常生活中,如家用掃地機(jī)器人和專業(yè)醫(yī)療機(jī)器人。在研究實(shí)驗(yàn)室里,機(jī)器人也有很大的發(fā)揮空間。
在使用機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前,科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室早已向自動(dòng)化方向發(fā)展。特別是在儀器行業(yè),智能化和自動(dòng)化已經(jīng)成為儀器發(fā)展的主要方向之一。儀器智能化和自動(dòng)化的發(fā)展帶來了許多優(yōu)勢。
以樣品預(yù)處理設(shè)備為例,自動(dòng)化樣品預(yù)處理設(shè)備不僅可以減少人工操作帶來的誤差,提高樣品處理效果和效率,還可以解放人力,降低人工成本。此外,自動(dòng)化設(shè)備由軟件操作系統(tǒng)控制,操作簡單,管理方便。即使是高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)的樣品預(yù)處理,也可以通過簡單的操作來完成。目前,國內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)、生產(chǎn)和銷售了自動(dòng)化樣品預(yù)處理設(shè)備,并得到了良好的市場反饋。
除了儀器設(shè)備的自動(dòng)化之外,工業(yè)制造中常用的機(jī)械臂也被應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化。類似于制造業(yè)用機(jī)械臂代替人工操作,實(shí)驗(yàn)室機(jī)械臂技術(shù)也可以大大提高工作效率。通常,在全自動(dòng)液體處理工作站中用于移液的機(jī)械手可以進(jìn)行高通量移液,一次處理多個(gè)樣品,并提高樣品處理速度。目前國內(nèi)的移液機(jī)械手已經(jīng)發(fā)展的比較成熟。此外,更常見的機(jī)械臂不僅可以用來搬運(yùn)和移動(dòng)樣品,還可以完成更復(fù)雜的任務(wù)。
今年7月,利物浦大學(xué)的研究人員在《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究結(jié)果。研究小組改造了汽車生產(chǎn)過程中裝配線上的工業(yè)機(jī)器人,使它們可以像人類研究人員一樣在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用儀器和設(shè)備。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化方案相比,本研究的突破不是儀器設(shè)備的自動(dòng)化,而是儀器設(shè)備操作人員的自動(dòng)化。通過激光掃描和觸覺反饋,研究小組使機(jī)器人能夠與外部世界互動(dòng)。通過對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的編程,機(jī)器人可以獨(dú)立完成稱重、配液、催化反應(yīng)、測量反應(yīng)產(chǎn)物等實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在研究中,機(jī)器人在沒有人類知識(shí)的情況下,利用搜索算法自動(dòng)發(fā)現(xiàn)了活性高六倍的催化劑??梢哉f,它被稱為“研究者”。
從儀器自動(dòng)化到工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)室越來越智能化。像現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展一樣,實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化也將研究人員從繁瑣、重復(fù)的工作中解放出來,使他們能夠投入更多的精力進(jìn)行研究。儀器行業(yè)也需要適應(yīng)這個(gè)發(fā)展方向,使其產(chǎn)品能夠更好的融入實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)。