ES2849554T3 - Método de inicialización y de control de una instalación robotizada - Google Patents

Abstract

Método de inicialización y de control de una instalación robotizada que comprende un primer robot (70) de cuatro grados de libertad como mínimo y un segundo robot (30) de tipo cartesiano, el método que comprende las etapas siguientes: - se recopilan con la ayuda del primer robot (70) informaciones de localización relativas a al menos un elemento situado en el espacio de trabajo común al primer y segundo robots; y - se utilizan las informaciones de localización recopiladas para desplazar el segundo robot (30) en o alrededor de este elemento.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de inicialización y de control de una instalación robotizada

Sector de la técnica

La presente descripción se refiere a un método de inicialización y de control de una instalación robotizada. Por “inicialización”, se entiende designar una o varias operaciones anteriores al funcionamiento normal de instalación, que permiten autorizar y/o mejorar este funcionamiento.

Dicho método puede utilizarse, en particular, para una instalación de análisis médico.

Estado de la técnica

Las instalaciones de análisis médico comprenden aparatos, denominados “autómatas de análisis” o “robots de análisis”, que permiten automatizar ciertas operaciones que de otro modo serían hechas de forma manual. Por “análisis médico” se entiende designar un proceso consistente en tratar al menos una muestra obtenida de un ser humano o de un animal. Dichas muestras son, por ejemplo, muestras de fluidos corporales (sangre, orina, linfa, saliva, etc.) de células, de tejidos biológicos o de órgano. Como ejemplos de análisis médicos, se pueden citar las pruebas de grupo sanguíneo, las pruebas de búsqueda de anticuerpos, las pruebas de determinación de una compatibilidad entre un donante y un receptor, etc.

Ejemplos de instalaciones de análisis médico se describen en los documentos US 6162399, JP 2010054232, EP 2145685, FR 2987896 y .... Estas instalaciones utilizan todas ellas robots de tipo cartesiano. Se denomina “robot de tipo cartesiano” o “robot cartesiano” un robot que tiene únicamente articulaciones prismáticas para el desplazamiento de su miembro terminal (o herramienta). En otras palabras, en la cadena cinemática del robot, los tres grados de libertad entre el soporte (o base) del robot y su miembro terminal se permiten por al menos tres articulaciones prismáticas.

Los robots cartesianos, y de forma más particular aquellos que tienen un miembro terminal no articulado, tienen por particularidad simplificar la modelización del espacio de trabajo teniendo en cuenta sólo la posición de los objetos en el espacio, independientemente de su orientación. El carácter reductor de este enfoque supone que la orientación de los objetos a gestionar sea conocida por adelantado, fijada y reproducible en cada instalación. También, para que el desplazamiento del robot cartesiano con respecto a los objetos a gestionar sea preciso, la colocación de cada instalación debe hacerse con minuciosidad para que los objetos a gestionar estén orientados correctamente con respecto al robot cartesiano. Esta exigencia complica sensiblemente la colocación de la instalación.

También, existe una necesidad de una solución que permita resolver, al menos en parte, dichos inconvenientes. Objeto de la invención

La presente descripción se refiere a un método de inicialización y de control de una instalación robotizada que comprende un primer robot de cuatro grados de libertad como mínimo y un segundo robot de tipo cartesiano. A continuación, este segundo robot se denomina de forma indiferente “segundo robot” o “robot cartesiano” o “segundo robot de tipo cartesiano”.

Según un modo de realización, el método comprende las etapas siguientes:

- se recopilan con la ayuda del primer robot informaciones de localización relativas a al menos un elemento situado en el espacio de trabajo común al primer y segundo robots; y

- se utilizan las informaciones de localización recopiladas para desplazar el segundo robot en o alrededor de este elemento.

Por “informaciones de localización”, se entiende designar las informaciones relativas a la posición y a la orientación. Del mismo modo, por “situación” de un elemento, se entiende designar la posición y la orientación de este elemento. Por “localizar”, se entiende designar la acción consistente en recopilar informaciones de localización (es decir, determinar la situación de un elemento).

El primer robot, debido a su libertad de movimiento más grande que el robot cartesiano, es más “ágil” que el robot cartesiano. Se utiliza esta ventaja del primer robot para localizar uno o varios elementos (es decir, objetos, partes de objetos, superficies, etc.) situados en un espacio de trabajo común al primer y segundo robots. Se hablará en lo sucesivo de etapa de localización. Se utilizan a continuación las informaciones de localización recopiladas para el desplazamiento del robot cartesiano en este espacio de trabajo.

No es por tanto necesario situar estos elementos con respecto al robot cartesiano con una gran precisión durante la colocación de la instalación, ya que la situación de estos elementos se puede determinar con precisión posteriormente a esta colocación, durante la etapa de localización por el primer robot. Esto permite ganar un tiempo precioso durante la colocación de la instalación (esta colocación interviene generalmente durante el montaje o el mantenimiento de la instalación). Además, cuando el elemento está “mal” situado con respecto a su posición teórica durante la colocación de la instalación, la “mala” situación de este elemento es detectada durante la etapa de localización y se tiene en cuenta esta “mala” situación para el desplazamiento del robot cartesiano. Este ajuste permite reducir el riesgo de mal funcionamiento de la instalación.

Se pueden recopilar las informaciones de localización detectando el elemento a localizar por medio de un sensor, en particular un palpador, montado en el primer robot. El miembro terminal del primer robot puede estar equipado de dicho sensor.

Las informaciones de localización se pueden recopilar de manera automática por el primer robot. Por ejemplo, el primer robot está controlado por un programa y efectúa automáticamente una cierta serie de tareas destinadas a localizar dicho elemento. Este programa de control puede ser lanzado después de la colocación de la instalación. Dichos programas de control son conocidos de la técnica anterior y ciertos robots son incluso vendidos equipados de programas de este tipo.

El elemento a localizar puede ser una zona inclinada con respecto a los planos de desplazamiento del miembro terminal del robot cartesiano, es decir una zona que forma un ángulo no nulo con respecto a los tres planos definidos por los tres pares de ejes de tres articulaciones prismáticas del robot cartesiano. En particular, un plano de desplazamiento del miembro terminal del robot cartesiano puede ser horizontal y la zona a localizar puede estar inclinada con respecto a la horizontal. Por ejemplo, el ángulo de inclinación de la zona a localizar con respecto a la horizontal puede estar comprendido entre 3 y 15° y, de forma más particular, entre 5 y 10°. Se observará que dicha zona es difícil de localizar correctamente con un robot cartesiano equipado de un palpador debido a que no es posible desplazar de manera precisa el palpador siguiendo la orientación de la zona. Es por tanto ventajoso localizar esta zona con el primer robot, siendo este último más ágil que un robot cartesiano.

La zona inclinada puede corresponderse al borde periférico de una abertura de un recipiente. En el campo del análisis médico, el hecho de poder localizar este tipo de zona presenta un interés particular, como se explica en la descripción detallada a continuación.

Las informaciones de localización recopiladas por el primer robot son en general expresadas en un primer sistema de coordenadas propio del primer robot y no son directamente aprovechables por el segundo robot. También, estas informaciones de localización son convertidas en un segundo sistema de coordenadas propio del segundo robot antes de ser utilizadas para desplazar el segundo robot. Se pueden utilizar diferentes métodos de conversión. Por ejemplo, se puede colocar una plantilla en un espacio de trabajo común a los dos robots en el momento de la inicialización o del mantenimiento de la instalación, y la plantilla puede localizarse por el primer robot de manera que conoce las coordenadas (es decir, la posición y la orientación) de la plantilla en una referencia del primer robot (por ejemplo la referencia base o “worid" del primer robot”. La situación de la misma plantilla puede del mismo modo localizarse por el segundo robot de manera que conoce las coordenadas de la plantilla en una referencia del segundo robot (por ejemplo la referencia base o “worid’ del segundo robot”. Es por tanto posible deducir una matriz de conversión entre las dos referencias. Esta matriz de conversión puede a continuación utilizarse para calcular, a partir de las informaciones de localización (es decir de las coordenadas) de un elemento en la referencia del primer robot, las informaciones de localización de este elemento en la referencia del segundo robot.

Además de las características que se acaban de mencionar más arriba, el dispositivo/procedimiento propuesto puede presentar una o varias de las características entre las siguientes, consideradas de forma individual o según combinaciones técnicamente posibles.

- el primer robot posee seis grados de libertad y al menos dos articulaciones de rotación,

- el miembro terminal del segundo robot no es articulado con respecto al resto del segundo robot (es decir, con respecto al portador del robot).

Las características y ventajas citadas anteriormente, así como otras, aparecerán de la lectura de la descripción detallada siguiente, de un ejemplo de aplicación del método propuesto. Esta descripción detallada hace referencia a los dibujos adjuntos.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos son esquemáticos y no están a escala, tienen por objetivo sobre todo ilustrar los principios de la invención.

En estos dibujos, de una figura (Figura) a la otra, elementos (o partes de elemento) idénticos son referidos por los mismos signos de referencia.

La figura 1 representa un ejemplo de instalación de análisis médico robotizada.

La figura 2 representa un ejemplo de recipiente utilizado en la instalación de la figura 1.

La figura 3 es una vista superior del recipiente de la figura 2 según la flecha III.

La figura 4 representa en semisección axial, según el plano IV-IV, el recipiente de las figuras 2 y 3.

La figura 5 es una vista similar a la de la figura 4, que representa una etapa de detección del fondo del recipiente. La figura 6 es una vista similar a la de la figura 4, que representa una etapa de desplazamiento del miembro terminal del robot cartesiano de la figura 1 en el recipiente.

Descripción detallada de la invención

Un ejemplo de realización se describe en detalle a continuación, con referencia a los dibujos adjuntos. Este ejemplo ilustra las características y las ventajas de la invención. Se recuerda sin embargo que la invención no se limita a este ejemplo.

La figura 1 representa una instalación 1 robotizada que permite efectuar análisis médicos. Esta instalación 1 comprende un chasis 10 que soporta un primer robot 70 de cuatro grados de libertad como mínimo y un segundo robot 30 de tipo cartesiano, así como una pluralidad de recipientes adaptados para recibir, en particular, muestras a analizar y/o reactivos con los cuales reaccionan las muestras.

El primer robot 70 está situado sensiblemente en el centro de la instalación 1 y está provisto de un brazo 60 poliarticulado. En el ejemplo, el brazo 60 comprende un primer segmento 61 de brazo que se extiende desde una base 80 horizontal fijada al chasis 10 y situada sensiblemente en el centro de la instalación 1. El primer segmento 61 de brazo está montado pivotante con respecto a la base 80, alrededor de un primer eje A1 sensiblemente vertical. Un segundo segmento 62 de brazo, está conectado al primer segmento 61 y montado pivotante con respecto al mismo, alrededor de un segundo eje A2 perpendicular al primer eje A1. Un tercer segmento 63 de brazo está conectado al segundo segmento 62 y montado pivotante con respecto al mismo, alrededor de un tercer eje A3 paralelo a A2. Un cuarto segmento 64 de brazo está conectado al tercer segmento 63 de brazo y montado pivotante con respecto al mismo alrededor de un cuarto eje A4 perpendicular al tercer eje A3. Un quinto segmento 65 de brazo está conectado al cuarto segmento 64 de brazo al estar montado pivotante con respecto al mismo alrededor de un quinto eje A5 perpendicular al cuarto eje A4. Finalmente, el brazo 60 está terminado por un sexto segmento de brazo o miembro 66 terminal conectado al extremo del quinto brazo 65 opuesto al cuarto brazo 64. El miembro 66 terminal está montado pivotante con respecto al quinto brazo 65 alrededor de un sexto eje A6 perpendicular al quinto eje A5. Gracias a las seis articulaciones de rotación de ejes A1 a A6 de rotación respectivos, el miembro 66 terminal puede alcanzar todos los elementos repartidos a 360° alrededor del mismo, a alturas diferentes y según orientaciones diferentes. Se observará que el primer robot 70 podría alcanzar una libertad de movimiento equivalente con una disposición de articulaciones diferente.

El segundo robot 30 es un robot de tipo cartesiano que tiene articulaciones prismáticas para el desplazamiento de su miembro 36 terminal (o herramienta). Estas articulaciones permiten desplazar el miembro terminal según los tres ejes X, Y y Z de una referencia cartesiana. El plano XY que contiene los ejes X e Y de esta referencia es un plano sensiblemente horizontal. El miembro 36 terminal de este robot está montado fijo (es decir, no está articulado) con respecto al resto del robot (es decir, con respecto al portador del robot).

En esta instalación, el robot 30 cartesiano es en especial utilizado para sacar una cierta cantidad de reactivo 21 del interior de un recipiente 20, representado en la figura 2. Para hacer esto, el miembro 36 terminal del robot 30 cartesiano está equipado de un dispositivo de muestra como una pipeta 37 que permite aspirar una cantidad determinada de reactivo 21 en cada muestra.

En el campo del análisis médico, ciertos reactivos son muy costosos. También, cuando dicho reactivo está contenido en un recipiente, se busca poder sacar la totalidad (o casi la totalidad) del reactivo presente en el recipiente (es decir, evitar dejar una cantidad de reactivo no utilizada en el recipiente) para evitar que se estropee la menor cantidad de reactivo.

En los ejemplos de las figuras, el recipiente 20 tiene la forma de un cilindro de revolución de eje C. El mismo comprende una pared 25 lateral cilíndrica que se extiende entre una pared 23 de fondo y una abertura 26 opuesta a la pared 23 de fondo. El extremo de la pared 25 lateral define el borde 22 de la abertura 26. El borde 22 está contenido en un plano inclinado con respecto al plano XY horizontal. Esta inclinación se representa por el ángulo A en la figura 4. El centro de la pared 23 de fondo es referido como B. El eje C pasa por el centro B.

El recipiente 20 está situado en un espacio de trabajo común al primer y segundo robots 70, 30 de la instalación 1. Para poder sacar por aspiración con la ayuda de la pipeta 37 la totalidad (o casi la totalidad) del reactivo 21 presente en el recipiente 20, el recipiente 20 es inclinado con respecto a la horizontal, como se representa en las figuras. Por tanto, el punto PB más bajo del recipiente es un punto situado en la periferia de la pared 23 de fondo y el reactivo 21 se reparte alrededor de este punto PB. Al llevar la punta de la pipeta 37 al nivel del punto PB (véase la figura 6) se puede aspirar la totalidad (o casi la totalidad) del reactivo 21 presente en el recipiente 20. Se comprende por tanto que es importante poder llevar la punta de la pipeta 37 de la forma más precisa posible al nivel del punto Pb y que cualquier desplazamiento de la punta de la pipeta con respecto a este punto PB conduce a una pérdida de reactivo. Para hacer esto, hace falta que el robot 30 cartesiano que porta la pipeta “conozca” exactamente la posición del punto PB.

Para localizar el punto PB, se coloca un recipiente 20 (en general un recipiente vacío) y se detecta el borde 22 de la abertura 26 por medio de un palpador 67 (por ejemplo un palpador piezoeléctrico) montado en la punta de una varilla 68 a su vez montada sobre el miembro 66 terminal del primer robot 70. Esta operación no presenta dificultad debido a las capacidades de desplazamiento del primer robot 70. En particular, el miembro 66 terminal puede inclinarse de manera que el palpador 67 sigue el borde 22 desplazándose en el plano que contiene el borde 22. Esta operación es representada de forma esquemática en la figura 5 por la flecha M1. El borde 22 es un ejemplo de zona inclinada con respecto a los planos de desplazamiento del miembro 36 terminal del segundo robot 30.

Una vez se ha detectado y localizado el borde 22, es posible deducir por cálculo la situación del eje C. Se lleva por tanto el palpador 67 hasta el centro B de la pared 23 de fondo siguiendo el eje C. Esta operación es representada de forma esquemática en la figura 5 con la flecha M2. Según una alternativa, en lugar de palpar directamente el fondo del recipiente 20, se puede palpar el fondo de un alojamiento destinado a albergar el recipiente 20 y deducir por cálculo (es decir, teniendo en cuenta el grosor de la pared 23 de fondo) la situación del centro B del fondo del recipiente. Dichas operaciones no presentan dificultad debido a las capacidades de desplazamiento del primer robot 70 (por el contrario será imposible realizar esta operación con la ayuda del primer robot 30). Conociendo la situación del borde 22 y del centro B de la pared 23 de fondo, se puede deducir por cálculo la situación del punto PB más bajo.

Una vez se conoce la situación del punto PB más bajo en una referencia (por ejemplo, la referencia base) del primer robot 70, se determina por cálculo con la ayuda de una matriz de conversión la situación del punto PB más bajo en una referencia (por ejemplo la referencia base) del segundo robot 30. Con la ayuda de esta información, la punta de la pipeta 37 se puede desplazar con precisión hasta el punto PB y la totalidad (o casi la totalidad) del reactivo 21 puede ser sacada.

Por supuesto, solo se trata en este caso de un ejemplo de aplicación del método propuesto y este ejemplo es dado a título ilustrativo y no limitativo. En particular, el método puede aplicarse a otros tipos y a otras formas de recipiente y la posición del punto más bajo del recipiente podría calcularse según otros métodos basándose en la localización de otras zonas del recipiente o en la localización de ciertas zonas de un soporte del recipiente. De forma más general, a la vista de la presente descripción, un experto en la técnica podría modificar los modos o ejemplos de realización dados, o contemplar otros, mientras permanece en el ámbito de la invención.

Además, las diferentes características de estos modos o ejemplos de realización se pueden utilizar solas o combinarse entre sí. Cuando son combinadas, estas características pueden ser como se describió anteriormente o de forma diferente, la invención no se limita a las combinaciones específicas descritas en la presente descripción. En particular, salvo precisión en contrario, una característica descrita en relación con un modo o ejemplo de realización se puede aplicar de manera análoga a otro modo o ejemplo de realización.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Método de inicialización y de control de una instalación robotizada que comprende un primer robot (70) de cuatro grados de libertad como mínimo y un segundo robot (30) de tipo cartesiano, el método que comprende las etapas siguientes:

- se recopilan con la ayuda del primer robot (70) informaciones de localización relativas a al menos un elemento situado en el espacio de trabajo común al primer y segundo robots; y

- se utilizan las informaciones de localización recopiladas para desplazar el segundo robot (30) en o alrededor de este elemento.

2. Método según la reivindicación 1, en el cual se recopilan las informaciones de localización detectando el elemento por medio de un sensor, en particular un palpador (67), montado sobre el primer robot (70).

3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el cual las informaciones de localización son recopiladas de manera automática por el primer robot (70).

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicho elemento es una zona inclinada con respecto a los planos de desplazamiento del miembro (36) terminal del segundo robot (30).

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el primer robot (70) posee seis grados de libertad y al menos dos articulaciones de rotación.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 , en el cual las informaciones de localización recopiladas son expresadas en un primer sistema de coordenadas propio del primer robot (70), siendo convertidas estas informaciones de localización en un segundo sistema de coordenadas propio del segundo robot (30) antes de ser utilizadas para desplazar el segundo robot.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual la instalación (1) robotizada es una instalación de análisis médico.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la zona inclinada corresponde al borde (22) de una abertura (26) de un recipiente (20).