كاميرا ويب تتحقق من إعداد روبوت المختبر في 2.1 ثانية
نظام رؤية سلبية يتحقق من ترتيب الأدوات المخبرية على Opentrons Flex دون لمس عتاد الروبوت.
قدّم باحثون في arXiv cs.RO أداة جديدة تُسمى Labware Setup Checker. تستخدم الأداة كاميرا ويب عادية لمراقبة روبوتات المعالجة السائلة الآلية. يعمل النظام بشكل خاص مع روبوت Opentrons Flex. لا يغيّر النظام العتاد الداخلي أو البرامج الثابتة للروبوت.
تجلس الكاميرا خارج الروبوت وترسل الصور إلى تطبيق في المتصفح. يعمل هذا البرنامج كعين رقمية لمشغل المختبر. ينظر النظام إلى سطح الروبوت، وهو المكان الذي توضع فيه الأدوات. يقسم النظام السطح إلى فتحات فردية.
ثم يحدد ما يوجد في كل فتحة. يقارن البرنامج العناصر المادية التي يراها مع بروتوكول مرجعي. البروتوكول هو الخطة الرقمية للتجربة. إذا كان أنبوب في المكان الخطأ، يحدد النظام ذلك.
يعمل الفاحص بشكل مستقل عن وحدة تحكم الروبوت الرئيسية. لا يوقف الروبوت ولا يمنع التشغيل. بل يبلغ فقط عن العناصر الناقصة أو غير المتراكبة أو غير المتوقعة. يسمح هذا للمشغلين بإصلاح الأخطاء قبل بدء حركة الآلة.
في اختبار واحد، تتبع النظام فتحة محددة أثناء اختبار لوحة فيروسية. راقب الفتحة وهي تنتقل من فارغة إلى قاعدة، ثم إلى لوحة كاملة. حدد الإعداد الصحيح في جميع الإطارات الـ 29 قبل حركة الروبوت. كانت دقة هذه الفتحات المحددة 95.1%.
تعامل النظام أيضاً مع ظروف رؤية صعبة. في 480 إطاراً حيث حجب بعض الحاويات رؤية الآخرين، كانت كل تعيينات الفتحات صحيحة. اختبر البرنامج ثلاثة زوايا كاميرا مختلفة وظروفي إضاءة. بقي تعيين الفتحات صحيحاً بنسبة 100% عبر جميع هذه الظروف.
السرعة جزء أساسي من هذا التصميم. على حاسوب محمول قياسي باستخدام المعالج فقط، استغرق التحقق 2.10 ثانية كقيمة وسطية. عند النشر على خوادم AWS السحابية في المختبر، كان الوقت الكلي من الالتقاط إلى النتيجة 4.24 ثانية. هذا سريع بما يكفي لقراءة النتيجة قبل الضغط على زر البدء.
الهدف هو سد الفجوة بين التعليمات الرقمية والواقع المادي. غالباً ما يجمع المشغلون السطح يدوياً. تحقق بصرية سريعة تضمن أن العالم المادي يطابق الخطة الرقمية. يقلل هذا من خطر إجراء تجربة بإعداد خاطئ.
النظام سلبي، مما يعني أنه يراقب دون تفاعل. يعتمد على هندسة السطح المعروفة لتصحيح رؤيته. لا يتطلب كاميرات صناعية متخصصة. كاميرا ويب عادية كافية للمهمة الموصوفة في الورقة.
ركّز البحث على Opentrons Flex وأنواع محددة من الأدوات المخبرية. لم يختبر نماذج روبوتات أخرى أو إعدادات معقدة متعددة الطبقات. تظهر النتائج دقة عالية للمهام المحددة التي تم اختبارها، لكن التعميم على جميع سيناريوهات المختبر لم يُثبت بعد.
المصدر: arXiv cs.RO