Los robots revolucionaron la industria manufacturera al automatizar las líneas de montaje. Ahora, cada vez más, se utilizan para acelerar el ritmo de los descubrimientos científicos.
Los instrumentos de dispersión de neutrones son como microscopios gigantes de alta potencia que utilizan haces de neutrones para estudiar materiales a escala atómica. El instrumento BIO-SANS, ubicado en el Reactor de Isótopos de Alto Flujo (HFIR) del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, es el último instrumento de dispersión de neutrones modernizado con robótica de última generación y software personalizado.
La sofisticada actualización cuadriplica la cantidad de muestras que el instrumento puede medir automáticamente y reduce significativamente la necesidad de asistencia humana. BIO-SANS se especializa en estudiar el comportamiento, forma y tamaño de materiales biológicos complejos.
"Es un notable paso adelante en capacidades. La capacidad de analizar más muestras significa que obtendremos mejores resultados", dijo el líder del grupo ORNL, Mark Loguillo. "No sólo eso, sino que la automatización nos proporciona una mejor gestión del tiempo que, a su vez, nos permite realizar más mediciones en un experimento que antes".
Instalado en BIO-SANS está el robot universal UR5E, un brazo mecánico liviano equipado con cinco articulaciones altamente articuladas. El robot está fijado al techo dentro de un marco de aluminio que contiene una plataforma para almacenar muestras experimentales. Las pinzas unidas al extremo del brazo actúan como dedos que toman muestras:polvos o soluciones líquidas almacenadas dentro de pequeños botes de metal de un par de pulgadas cúbicas de tamaño.
El robot mueve muestras hacia y desde una bandeja directamente debajo y las coloca en un haz de neutrones para su análisis. Se pueden almacenar aproximadamente 84 muestras dentro del recinto de muestras a la vez. El robot puede funcionar sin parar siempre que la bandeja de muestras esté llena, que es una de las únicas partes del experimento que requiere asistencia humana una vez que comienza el experimento. Los investigadores pueden recopilar sus datos y monitorear su experimento desde su oficina o su hogar.
"Cuando llegó la pandemia de COVID-19, sabíamos que necesitábamos una forma de automatizar los experimentos para que pudieran realizarse de forma remota", dijo Loguillo. "Instalamos un prototipo de robot que demostró claramente el valor de la integración de la robótica y el potencial que tenía, pero eventualmente el prototipo sufrió problemas de confiabilidad. El nuevo robot de grado industrial es altamente personalizable, lo que nos permite continuar realizando mejoras en su software y capacidades."
Se están desarrollando planes para equipar al robot con inteligencia artificial que ayudará a reducir el tiempo que lleva cada experimento al eliminar mediciones innecesarias. A su vez, futuras actualizaciones permitirán a BIO-SANS adaptarse a experimentos más complejos y aumentar la productividad científica.
Además de Loguillo, los miembros del equipo involucrados en el proyecto incluyen a los investigadores del ORNL Mariano Ruiz-Rodríguez y John Wenzel. Basándose en el éxito del robot, el equipo planea actualizar otros instrumentos, como GP-SANS en HFIR y el difractómetro MANDI en Spallation Neutron Source, o SNS.
Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge
