Deutsche Labore stehen vor einem gravierenden Arbeitskräftemangel: Laut einer Studie des LABO-Magazins haben 87% der Labore in Deutschland nicht genügend Mitarbeiter, um die tägliche Prüfarbeit von Laborproben zu erledigen. Der demografische Wandel verschärft diese Problematik, da aufgrund der alternden Bevölkerung immer mehr Prüfkapazitäten benötigt werden. Dabei müssen in deutschen Laboren schon heute rund 4.500 Proben pro Schicht von durchschnittlich 8 Mitarbeitern bearbeitet werden.
Die Automatisierung manuell aufwendiger Prozesse mithilfe von Robotern stellt einen effektiven Weg dar, diesen Problemen entgegenzuwirken. Die Bereitschaft von Laboren, Prozesse im Probenhandling zu automatisieren, ist groß: So finden sich im Bereich der Labordiagnostik und speziell in der Laborautomatisierung heute bereits verschiedene Lösungen aus der Robotik – wie etwa Anwendungen mit Greifarmen – im Einsatz, die in der Lage sind, gängige Verfahren wie simples Probenhandling oder Pipettieren durchzuführen. Die Herausforderung: In einer sich ständig wandelnden Welt kommt es schnell zu Produkt- oder Prozessumgestaltungen, wie etwa in der Labordiagnostik die Verarbeitung neuer Probenarten.
Schon heute werden in Laboren durchschnittlich 34 verschiedene Arten von Proben verarbeitet – die benötigten Lösungen erfordern ein entsprechend hohes Maß an Zuverlässigkeit, Präzision und Flexibilität. Selbst kleine Anpassungen und Veränderungen von Automatisierungslösungen mit konventionellen Robotern sind jedoch teuer und langwierig, da sie nur von Fachpersonal durchgeführt werden können, aufwendig programmiert werden müssen und Prozessstillstände mit sich ziehen. Sie besitzen zudem keine Wahrnehmung und sind nicht in der Lage, etwa die Inhalte von Proben voneinander zu unterscheiden. Was könnte man also tun, um den aktuellen und künftigen Anforderungen im flexiblen, dynamischen Laboralltag gerecht zu werden? Die Antwort: smarte Automatisierung.
Um Dinge zu greifen oder von A nach B zu befördern, benötigen wir Menschen unser Gehirn, Augen, Arme, Hände und die entsprechende Fähigkeit, die Aufgabe auszuführen. Übertragen auf die Robotik bedeutet das: man benötigt neben dem Roboterarm den passenden Greifer als Hand, ein Vision-System als Augen, sowie ein Gehirn – das robobrain®. Beim robobrain® handelt es sich um einen Industrie-PC, der basierend auf patentierter KI-Technologie die Kernkomponente einer jeden Lösung bildet. Die entsprechenden Fähigkeiten sind als sogenannte „Skills“ auf dem robobrain® verfügbar.
Verschiedene Fähigkeiten verlangen dabei nach verschiedenen Skills, oder anders gesagt: benötigt der Roboterarm eine neue Fähigkeit, so kann einfach ein neuer Skill heruntergeladen werden. Damit ist der Roboter sofort einsatzbereit. Das robobrain® basiert auf echter Künstlicher Intelligenz und übernimmt als „Gehirn“ die Steuerung aller Komponenten einer Anwendung: Roboterarm, Greifer, Vision System & Co., die beliebig ergänzt und kombiniert werden können. Diese Flexibilität ermöglicht es, passende Lösungen für verschiedenste Probleme zu kreieren. Zudem können alle robobrain® Lösungen, dank der Offenheit und Herstellerunabhängigkeit des Systems, mit geringem Aufwand in bestehende Systeme integriert werden.
Durch die robobrain® Technologie kann die Laborautomatisierung dank smarter Skills, die Robotern Intelligenz verleihen, vereinfacht und auf das nächste Level gehoben werden. Das Labor als mögliche Umgebung zum Einsatz von Robotern bietet hierbei zahlreiche Möglichkeiten, da eine Laborprobe viele verschiedene Prozessschritte mit Automatisierungspotenzial durchläuft. Ob beim Be- und Entladen von Zentrifugen, dem Pipettieren verschiedener Medien und Einheiten oder dem Identifizieren von Proben: Je nach Problematik bietet robominds bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Skills an, die Labormitarbeitende entlasten.
Besonders gut für das Labor eignet sich dabei z.B. der Sample Tube Detection Skill, welcher verschiedene Formen und Farben von Laborproben erkennt und den Roboter so befähigt, diese strukturiert weiterzuverarbeiten.
Für viele Labore besteht die Herausforderung, dass Proben zwei- bis dreimal täglich in großen Mengen eintreffen. Folglich müssen die Chargen die gesamte Prozesskette so schnell wie möglich und ohne Leerlaufzeiten durchlaufen. robominds hat hierfür eine Plug & Play Roboterzelle für automatisiertes Probenhandling entwickelt. Durch die Integration der KI basierten robobrain® Technologie und verschiedener KI-Skills (unter anderem der Sample Tube Detection Skill) ist die Zelle in der Lage, eingehende Proberöhrchen zu erkennen, identifizieren, sortieren und anschließend in standardisierte Racks einzuordnen. Die Lösung hat daher zwei Schlüsselfunktionalitäten: Zum einen die automatische Sortierung der angelieferten Proben (bis zu 600/h), um langwierige manuelle Aufgaben zu reduzieren; zum anderen die Einrichtung eines Quality Gates, das fehlerhafte Röhrchen identifiziert, um kostspielige Stillstandzeiten zu reduzieren. Dank der intelligenten Bedienoberfläche kann diese Lösung einfach von jedem bedient werden, ganz ohne Robotik-Vorkenntnisse.
Mehr zur Plug & Play Roboterzelle
Ausreichend Platz in der Laborumgebung ist ein Privileg – Platzmangel entsprechend oft die Realität. Auch für dieses Problem gibt es dank KI-Robotik die passende Lösung: der uMobileLab – ein mobiler Roboter mit kollaborativem Greifarm, der durch seine Mobilität genau an den Stellen eingesetzt werden kann, an denen seine Hilfe gerade benötigt wird. Basierend auf der robobrain® Technologie ist die sprachgesteuerte Lösung des robominds Partners RobSolutions dank verschiedener Skills, sensibler Sensorik und modernster Greiftechnik in der Lage, Labormitarbeitende im Arbeitsalltag zu unterstützen, wie z.B. beim Bestücken und Bedienen diagnostischer Gerätschaften oder der Füllstand-Überwachung von Laborproben – die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitig und flexibel. Der uMobileLAB kann dabei einfach an bestehende Labor-Informations-Management-Systeme (LIMS) angebunden werden. Seine offenen Schnittstellen ermöglichen zudem die Konnektivität und Kommunikation mit weiteren Geräten im Labor, wie zum Beispiel Zentrifugen, Analysegeräte oder Qualitätsprüfungen.
Weitere Infos zum Thema Laborautomatisierung und der automatisierten Roboterzelle für flexibles Probenhandling gibt es auch in einem aktuellen Blogbeitrag von item
