Das Know-how und Co-Creation-Geschäft von SANYO DENKI CO., LTD., das zum Projekt beitrug

Aufbau eines Unterstützungssystems als Servomotorenhersteller für die Entwicklung von Remote-Pipettenrobotern

Taisei Corporation, ein großer Generalunternehmer, hat ein neues Technologieentwicklungsprojekt gestartet und mit der Entwicklung eines neuen Konzepts eines „Fernsteuerungssystems“ begonnen, das auf „Arbeitsersparnis in Produktionsanlagen (Pharma- und Lebensmittelfabriken usw.)“ abzielt.

Im Rahmen dieser Bemühungen hat die Taisei Corporation in Zusammenarbeit mit SoftBank mit der Entwicklung und dem Demonstrationsexperiment eines Systems begonnen, das Zellkultur-Pipettenroboter mithilfe von 5G fernsteuert.

Bei der Pipettierarbeit werden kleinste Flüssigkeitsmengen angesaugt, abgegeben und abgemessen, wobei eine Schädigung der Zellen vermieden werden muss. Daher erfordert die Fernsteuerung präzise Bewegungen ohne Verzögerung vom Roboterarm. Da es sich jedoch um einen beispiellosen Versuch handelte, gab es viele technische Hürden.

Um die Aktionen des Bedieners an den Fernroboter zu übertragen, ist es zunächst erforderlich, die Positionsinformationen des Bedieners genau zu erhalten. Da außerdem zunächst ein rotierender Servomotor für die ferngesteuerte Roboterhand in Betracht gezogen wurde, war es notwendig, einen Zahnstangen- und Ritzelmechanismus einzubauen, um die Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Allerdings wäre hierfür ein größeres Gerät erforderlich, sodass Verbesserungen erforderlich seien. Da es außerdem keine Verzögerung zwischen der Bedienung des Bedieners und der Fernbedienung geben darf, war es notwendig, die Verzögerung in einem Bereich (innerhalb von 0,2 Sekunden) zu halten, den eine Person nicht bemerken würde.

[Operationsseite (Tokio)]

[Installationsseite der Zellkulturausrüstung (Osaka)]

Foto bereitgestellt von: Taisei Corporation

Um diese Probleme zu lösen, hat SANYO DENKI CO., LTD. als Servomotorhersteller ein Supportsystem aufgebaut und basierend auf seinem im Bereich FA-Systeme gesammelten Know-how eine Reihe von Lösungen vorgeschlagen.

Verschlankung des Gerätes mit Zylinder-Linearmotor und Realisierung einer verzögerungsfreien Fernsteuerung über EtherCAT

Erfolgreiches Pipettieren aus der Ferne mithilfe von 5G – um dieses beispiellose Unterfangen zu verwirklichen, hat SoftBank, das das 5G-Netzwerk gemeinsam mit der Taisei Corporation aufbaut, SANYO DENKI CO., LTD. sowie Nichiryo, einen Hersteller medizinischer und wissenschaftlicher Geräte, und Matsuura Denkosha, ein Unternehmen für elektrische Steuerungen, kontaktiert, um ihre jeweiligen Technologien zusammenzuführen und den Roboter weiterzuentwickeln.

Um das Problem der Erfassung von Positionsinformationen vom Bediener zu lösen, lieferte SANYO DENKI CO., LTD. zunächst den Encoder selbst und das Know-how für seine Installation an Nichiryo, einen Pipettenhersteller.

Als nächstes schlugen wir vor, den Rotationsservomotor, der für den Antrieb des Arms auf der entfernten Seite in Betracht gezogen wurde, durch einen kleinen Zylinder-Linearservomotor zu ersetzen. Obwohl dieser lineare Servomotor eine Breite von 12 mm hat, erzeugt er einen großen Schub mit einem Nennschub von 5,1 N, der ausreichte, um das erforderliche Drehmoment (Kraft zum Drücken der Pipettenfeder) zu erfüllen. Darüber hinaus verfügt es über einen eingebauten Linearencoder (optischer Inkrementalgeber) und eine Linearführung, wodurch der Zahnstangenmechanismus vollständig entfallen kann. Dieser Vorschlag hat den Remote-Side-Mechanismus einfach und schlank gemacht.

[Entfernte Seite]

Wir haben außerdem eine Hochgeschwindigkeitskommunikation über EtherCAT vorgeschlagen, um Verzögerungen zwischen der Betriebs- und der Remote-Seite zu minimieren. Dadurch ist es uns gelungen, die Arbeit des Bedieners über den DC48 EtherCAT R-Verstärker präzise und ohne spürbare Verzögerung (0,03 Sekunden) auf den abgesetzten Zylinderlinearmotor zu übertragen.
Darüber hinaus ist es uns gelungen, den manuellen Aufwand bei der Überprüfung der Pipettenfunktion zu quantifizieren. Dies hat die Möglichkeit weiterer Innovationen wie KI-Lernen eröffnet.

Experiment erfolgreich! Ko-kreative Beziehungen, die unsere Stärken nutzen, sind der Schlüssel zum Erfolg

Auf diese Weise schlossen sich im Rahmen des Taisei Corporation- und SoftBank-Projekts mehrere Unternehmen zusammen, um eine technische Herausforderung nach der anderen zu lösen.
Im März 2021 führten Taisei Corporation und SoftBank eine Fernsteuerungsdemonstration mit 5G und einem 4K-Monitor zwischen Tokio und Osaka durch. Wir konnten das Remote-Pipettieren erfolgreich durchführen. Man kann sagen, dass der Erfolg dieses anspruchsvollen Experiments auf die Co-Creation-Beziehungen zurückzuführen ist, die die verschiedenen Unternehmen aufbauen konnten.
SANYO DENKI CO., LTD. wird auch weiterhin zur Schaffung neuer Geschäftsfelder beitragen und dabei das beim Bau von FA-Systemen gesammelte Know-how nutzen.

Artikel veröffentlicht in Taisei Corporation What's New
Erfolgreiche Fernsteuerung der Zellkultur-Pipettenarbeit mit 5G und Roboterarm |.

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Unser linearer Servomotor mit kleinem Zylinder wurde vom „Pipettenbedienungs-Fernsteuerungssystem für Zellkulturen“ der Taisei Corporation übernommen.

Veröffentlichungsdatum: 15.10.2021 00:00