DE69807931T2

DE69807931T2 - Ladestelle für ein robotisches system

Info

Publication number: DE69807931T2
Application number: DE69807931T
Authority: DE
Inventors: Valentin Tache
Original assignee: Trek Diagnostic Systems Ltd Israel; Trek Diagnostic Systems LLC
Current assignee: Trek Diagnostic Systems Ltd Israel; Trek Diagnostic Systems LLC
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: DE69807931D1; WO1999030824A1; EP1037708A1; EP1037708B1; AU1503399A; IL122581A; IL122581A0

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liegt allgemein im Bereich der Robotertechnik und betrifft ein Verfahren und ein System zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System, um dem robotischen System zu ermöglichen, jeden der Gegenstände zu identifizieren und lokalisieren. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Haltegestelle für Gegenstände, die geeignet sind, mit einem solchen System zu kooperieren und die verwendet werden können, um die Gegenstände zu dem robotischen System hinzuführen.

Hintergrund der Erfindung

Robotische Systeme sind allgemein geeignet, Gegenstände für verschiedene Zwecke umzuschlagen und zu handhaben. Spezifische Beispiele sind verschiedene Robotersysteme, die in der medizinischen Diagnostik verwendet werden, bei der Proben umgeschlagen, verarbeitet und dann automatisch analysiert werden, um schließlich einen diagnostischen Bericht zu erstellen. Solche diagnostischen Systeme sind typischerweise geeignet, gleichzeitig eine Vielzahl von Proben umzuschlagen und außerdem eine große Anzahl von Reagenzien für die verschiedenen chemischen, biochemischen oder biologischen Tests einzusetzen, die im System durchgeführt werden.
In herkömmlichen robotischen Diagnosesystemen sind die Reagenzien, typischerweise Flüssigkeiten, in Behältern aufbewahrt, die in bezeichneten Aufnahmen eingesetzt sind. Wenn die Bedienungsperson irrtümlich ein Reagenz in eine falsche Aufnahme stellt, kann die ganze Aufgabe des Systems inkorrekt durchgeführt werden.
Ein ähnliches Problem tritt auch in Bezug auf die Proben auf. Es ist heute typischerweise üblich, jedem Reagenzglas oder anderen Gefäß, das eine zu untersuchende Probe enthält, eine Kennzeichnung, typischerweise einen Strichcode zuzuordnen, der die Probe identifiziert. Die Bedienungsperson scannt den Strichcode ein und setzt danach das probenhaltige Gefäß an die vom System dafür zugewiesene Stelle. Es können jedoch Fehler beim Einsetzen auftreten, die zu einer inkorrekten Zuordnung zwischen einem Patienten und einer Probe führen.
Die Veröffentlichung US-A-4678894 beschreibt eine Ladestelle mit einer Messplatte mit IR-Detektoren.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System zur Verfügung zu stellen, in einer Weise, die Fehler bei der Identifizierung der Gegenstände in dem robotischen System im Wesentlichen vermeidet.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Ladestelle zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System zur Verfügung derart, dass jeder der Gegenstände identifiziert und lokalisiert wird, wobei die Stelle umfasst:
eine druckempfindliche Messplatte, auf der die Gegenstände platziert sind und die eine Messanordnung zum Emittieren eines Standortdatensignals aufweist, die auf Platzieren eines Gegenstandes darauf anspricht, und den Standort des Gegenstandes auf einem Feld anzeigt;
eine Leseanordnung zum Lesen eines Zeichens, das für jeden einzelnen Gegenstand vor seiner Platzierung auf dem Feld zugeordnet wurde und Emittieren eines Identifizierungsdatensignals, das dem Zeichen entspricht; und
einen Prozessor zum Empfangen des Standortdatensignals und des Identifizierungsdatensignals, wobei eines dem anderen zugeschrieben wird, und Erzeugen eines Ausgabedatensignals, das an das robotische System zu übertragen ist.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System zur Verfügung, derart, dass jeder der Gegenstände vom System identifiziert und lokalisiert wird, wobei das Verfahren umfasst:
(a) Erzeugen eines lesbaren den Gegenstand identifizierenden Zeichens, das jedem Gegenstand zuzuordnen ist;
(b) Lesen des Zeichens eines Gegenstandes durch eine geeignete Zeichenleseanordnung, um ein Identifizierungsdatensignal zu erzeugen, das dem Zeichen entspricht und danach Platzieren des Gegenstandes auf eine Platte einer Ladestelle mit einer Druckplatte zum Identifizieren der Platzierung und zum Emittieren eines Standortdatensignals, das den Standort des Gegenstandes auf dem Feld anzeigt; und
(d) Empfangen und Abgleichen des Identifizierungsdatensignals und des Standortdatensignals für jeden der Gegenstände mittels eines Prozessors, um ein Ausgabedatensignal zum Übertragen zu dem robotischen System zu erzeugen, um dem robotischen System zu ermöglichen, jeden der Gegenstände zu lokalisieren.
Das Verfahren der Erfindung betrifft typischerweise ein Chargenverfahren, worin eine Charge von Gegenständen auf der Platte der Ladestelle platziert wird und der Prozessor dann ein Ausgabedatensignal erzeugt, das dem robotischen System ermöglicht, jeden der Gegenstände in der Charge zu identifizieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ladestelle zum Laden von Proben und/oder Reagenzien in ein robotisches Diagnosesystem zum gleichzeitigen Umschlag und Ausführen eines oder mehrerer diagnostischer Versuche an einer Vielzahl von biologischen Proben vorgesehen.
In einer Ausführungsform ist das Feld eine flache Platte, wobei jeder der Gegenstände mit einer flachen Bodenfläche direkt darauf platziert ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Platte integrale Aufnahmen auf, die geeignet sind, die Gegenstände aufzunehmen, wobei jede solche Aufnahme mit einem Sensor ausgerüstet ist.
Typischerweise weist die Platte eine Anordnung von Drucksensoren auf, jeder an einer anderen Stelle, die durch einen auf dem Feld an dieser Stelle platzierten Gegenstand betätigbar sind.
Gemäß einer Anwendung der Erfindung ist die Ladestelle benachbart zu oder in dem robotischen System gelegen, und der Manipulationskopf oder der Arm des Roboters greift die Gegenstände direkt von der Stelle.
Die Gegenstände können auf Gestelle geladen werden, die geeignet sind, mit der Ladestelle zu kooperieren und die Gegenstände werden dann in solchen Gestellen zum Robotersystem transportiert. Die Gestelle werden auf die Messplatte platziert und die Gestelle sind derart konstruiert, dass Platzieren eines Gegenstandes in das Gestell die Messplatte betätigt, um ein Standortdatensignal zu erzeugen. Ein solches Gestell weist eine Vielzahl von Aufnahmen auf, jede geeignet, einen der Gegenstände aufzunehmen, und wenn sie auf die Platte platziert werden, sobald ein Gegenstand in die Aufnahme platziert wird, wird der Sensor auf der Platte betätigt.
Jede Aufnahme des Gestells ist an ihrer Bodenfläche mit einem vermittelnden Betätigungsglied ausgerüstet, das in vertikaler Richtung verschiebbar ist; sobald ein Gegenstand in die Aufnahme platziert wird, drückt er das Glied, das wiederum den Sensor auf der Platte drückt. Typischerweise weist das Gestell ein Identifizierungszeichen auf, das von einer Leseeinheit lesbar ist, sowohl in der Ladestelle wie im Robotersystem und das Ausgangsdatensignal enthält auch Informationsbits, die die speziellen Gestelle identifizieren. Sobald das Gestell (nachdem es mit Gegenständen beladen ist) in das Robotersystem transportiert wird, identifiziert das Lesegerät im Robotersystem das Gestell, und das Robotersystem kann dann das Gestell einem spezifischen Ausgabedatensignal dieses Gestells zuordnen und dann jeden der darin enthaltenen Gegenstände identifizieren und lokalisieren.
Ein zur Verwendung mit einer Ladestelle der Erfindung geeignetes Gestell gemäß Anspruch 9 ist neu und stellt einen unabhängigen Aspekt der Erfindung dar. Ein solches Gestell weist typischerweise eine ganz sichere Positionierungsanordnung auf, z. B. eine zugewiesene Form, Positionierungsstifte oder -kerben usw., um akkurate Platzierung auf der Platte zu gewährleisten.
Die Lesevorrichtung kann typischerweise einen Strichcodeleser umfassen, wobei die jedem Gegenstand zugewiesenen Zeichen entsprechende Strichcodes sind. Der Strichcode kann auf einem am Gegenstand angebrachten Aufkleber angebracht sein oder kann auf einem separaten Substrat platziert sein, z. B. einem Blatt oder einer Tafel, in einer Weise, die eine Zuordnung zum Gegenstand ermöglicht. Der Strichcodeleser tastet dann den Strichcode ab, bevor der Gegenstand auf der Platte platziert wird. Der Strichcodeleser kann ein Handlesegerät sein, er kann ein festes Lesegerät sein, auf dem der Gegenstand platziert oder vorbeigeführt wird, so dass der Strichcode typischerweise auf einem Aufkleber darauf gelesen werden kann usw.
Das Ausgangsdatensignal kann dem Robotersystem inline durch Datenübertragungsleitungen übertragen werden oder kann auf übertragbaren Speichermedien, z. B. einer Datenspeicherplatte oder einem -band oder durch Übertragung usw. übermittelt werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug zu einer spezifischen nicht einschränkenden Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine Perspektivansicht einer Ladestelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, zum Laden von Gegenständen und Reagenzien in ein Roboterdiagnosesystem;
Fig. 2 zeigt eine Ladestelle von Fig. 1, auf der ein Probenaufnahmegestell und ein Reagenzienaufnahmegestell platziert sind;
Fig. 3A stellt eine Perspektivansicht, teilweise geschnitten, eines Gestells dar (das nicht unter Anspruch 9 fällt);
Fig. 3B stellt einen Querschnitt durch die Linien III-III in Fig. 3A dar;
Fig. 4A stellt eine Perspektivansicht, teilweise geschnitten, eines Gestells gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar;
Fig. 4B stellt einen Querschnitt durch die Linien IV-IV in Fig. 4A dar;
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der verschiedenen Schritte im Verfahren der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die hier dargestellte spezifische Ausführungsform bezieht sich auf eine Stelle zum Laden von Ampullen, Reagenzgefäßen usw. in ein Robotersystem, wo Proben automatisch diagnostiziert werden. Wie zu erkennen ist, sollte die Erfindung nicht als nur auf diese Ausführungsform beschränkt betrachtet werden, und betrifft mutatis mutandis, auch Ladestellen für andere Arten von Gegenständen, die in ein Robotersystem eingeladen werden sollen. Beispiele sind Bearbeitungswerkzeuge, Roboter von Fertigungsstraßen usw.
Fig. 1 zeigt eine Ladestelle 20 mit einer Basisstruktur 22, die eine Messplatte 24 hält, die unter die offene Fläche der Basisstruktur leicht heruntergedrückt ist, und vom Benutzer bedienbare Druckknöpfe 26, 28 und 30. Die Ladestelle umfasst ferner eine Leseanordnung allgemein mit 32 bezeichnet umfassend einen stationären Strichcodeleser 34, einen in der Hand zu haltenden schreibstiftartigen Strichcodeleser 36 und eine LCD-Anzeige 38.
Die Platte 24 weist eine Vielzahl von Drucksensoren unterschiedlicher Abmessungen und räumlicher Verteilung 40, 42, 44 und 46 auf, deren jeder ein Datensignal emittiert, sobald Druck darauf angewendet wird, der seine Lage anzeigt.
Die Platte 24 weist drei Gestellaufnahmezonen 50, 52 und 54 auf und weist Umfangskanten 58, 60, 62 und 64 auf. Zone 50 der Platte 24 ist durch Kante 58 definiert, die entsprechenden Teile von Kanten 60 und 64 und durch einen dreieckigen Vorsprung 66; Zone 52 ist definiert durch entsprechende Teile von Kanten 60 und 64 und durch dreieckige Vorsprünge 66 und 68; und Zone 54 ist definiert durch Kante 62, die entsprechenden Teile von Kanten 60 und 64 und einen dreieckigen Vorsprung 68. Wie zu sehen ist, ist die Ecke 70 der Zone 54 abgerundet. Während auf diese Weise die Zonen 50 und 54 sich von Zone 52 durch ihre Gesamtabmessungen unterscheiden, sind sie durch das Vorhandensein der abgerundeten Ecke 70 in Zone 54 voneinander verschieden. Auf diese Weise kann ein Gestell, das so ausgelegt ist, dass es in eine Zone passt, nicht in eine andere Zone fehlplatziert werden.
Die Stelle umfasst ferner einen Datenport 80 zur Verbindung mit dem Robotersystem oder zur Verbindung mit einem entfernten Datensystem, z. B. zum Empfangen von Informationen, die jeden Strichcode einem Gegenstand zuordnen.
Druckknöpfe 24, 28 und 30 sind für verschiedene von Hand auszuführende Funktionen verwendbar, darunter EIN/AUS, Löschen der letzten Eingabe, allgemeines Zurückstellen usw.
Fig. 2 zeigt die Stelle 20 ausgerüstet mit zwei Gestellen 82 und 84, wobei das erstere ein Reagenzgefäß 86 hält und das letztere eine Vielzahl von Probenampullen 88. Aufnahmen 92 und 94 des Gestells 82 und jede der Aufnahmen 96 des Gestells 84 sind derart platziert, dass jede einem entsprechenden Drucksensor 40, 42, 44 bzw. 46 entspricht und auf diese Weise sobald ein Gefäß oder eine Ampulle in eine Aufnahme platziert wird, ein entsprechender Drucksensor darunter betätigt wird.
Zwei verschiedene Ausführungsformen der Gestelle zur Verwendung mit der Ladestelle der Erfindung sind in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Das in Fig. 3 gezeigte Gestell ist das in Fig. 2 gezeigte Gestell 84, aber so ausgelegt, dass es spezifisch in Zone 54 passt, wobei verschiedene Aufnahmen 96 jeweils über einem der Drucksensoren 46 vorhanden sind, wie spezifisch in Fig. 3B zu sehen ist. Jede der Aufnahmen 96 ist durch ausgerichtete Öffnungen definiert, die aus drei Öffnungen 97 in den oberen und zwei zwischenliegenden horizontalen Borden 98 des Gestells bestehen, die einen Durchmesser aufweisen, der dem Außendurchmesser der Ampulle 88 entspricht und eine Öffnung 97' am unteren Bord 98', die einen Durchmesser aufweist, der derart ist, dass er nur der Spitze des gewölbten Bodenendes der Ampulle 88 ermöglicht, dass sie hierdurch hervorsteht. Auf diese Weise ist einerseits, wenn das Gestell angehoben wird, die Öffnung ausreichend klein, so dass sie die Ampulle 88 stützt, aber andererseits dem Bodenende ermöglicht, den Drucksensor 46 zu betätigen, wie spezifisch in Fig. 3B zusehen ist.
Gestell 100, das in Fig. 4 zu sehen ist, ist so ausgelegt, dass es in Zone 52 passt. Dieses Gestell weist eine Vielzahl von Bohrungen 102 auf, deren jede eine zum Aufnehmen einer Ampulle 104 geeignete Aufnahme ist, und jede mit einem beweglichen Betätigungselement 106 an ihrem Boden ausgerüstet ist. Das Betätigungselement 106 weist ein verjüngtes Bodenende 108 auf zum Betätigen des Drucksensors 46 (Fig. 4B). Sobald eine Ampulle 104 in die Aufnahme platziert ist, wird Druck vom Element 106 zum Drucksensor 46 übertragen, was auf diese Weise bei letzterem die Ausgabe eines Lagedatensignals induziert.
Ein Gestell gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform kann für Ampullen oder andere Gefäße verwendet werden, die einen konkaven Boden aufweisen und dadurch den Drucksensor direkt betätigen können. Dagegen ist das Gestell von der Art wie es in Fig. 4 gezeigt ist, in Fällen nützlich, wo das Gefäß oder die Ampulle einen flachen Boden aufweist, wodurch das Betätigungselement dazu dient, den Druck auf den Drucksensor zu fokussieren.
Die Betriebsabfolge einer Ladestelle gemäß der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. In einem ersten Schritt (Fig. 5A) wird eine Kennzeichnung 120 vorbereitet, typischerweise ein Strichcode, der ein spezifisches Gefäß identifiziert. Die Kennzeichnung 120 kann dann auf einem Gefäß 122 befestigt werden, das in dem spezifischen Beispiel eine Ampulle ist (Fig. 5B), und dann wird das Gefäß 122 zur Ladestelle gebracht, wo der Aufkleber durch eine geeignete Leseeinheit gelesen wird, z. B. eine schreibstiftartige Strichcodehandleseeinheit 124, die den Strichcode auf der Kennzeichnung 120 liest (Fig. 5C). Danach (Fig. 5D) wird das Gefäß 122 auf eine Aufnahme 126 eines Gestells 128 platziert (von dem nur ein kleiner Abschnitt gezeigt ist), das dann den Drucksensor 130 auf dem Messfeld 132 betätigt.
Das Gestell weist typischerweise eine lesbare identifizierbare Kennzeichnung auf, die das Gestell identifiziert, sobald es mit seiner Ladung von Ampullen oder Gefäßen zum Robotersystem überführt wird. Die identifizierte Kennzeichnung kann beispielsweise eine Anordnung von kleinen Magneten sein und das Lesegerät eine Anordnung von Kugelsensoren. Das Muster der Magneten identifiziert auf diese Weise die Gestelle. Die Ladestelle erzeugt ein Ausgabedatensignal, das Information über die Identität (ausgebildet in den in Fig. 5C gezeigten Schritten) und Lage (ausgebildet in den in Fig. 5D gezeigten Schritten) gibt, um dem Robotersystem Identitäts-/Lagedaten für jeden der verschiedenen Gegenstände zu liefern.

Claims

1. Ladestelle (20) zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System derart, dass jeder der Gegenstände identifiziert und lokalisiert wird, wobei die Stelle umfasst:

eine druckempfindliche Messplatte (24), auf der die Gegenstände platziert sind und die eine Messanordnung zum Emittieren eines Standortdatensignals aufweist, die auf Platzieren eines Gegenstandes darauf anspricht, und den Standort des Gegenstandes auf einem Feld anzeigt;

eine Leseanordnung (32) zum Lesen eines Zeichens, das für jeden einzelnen Gegenstand vor seiner Platzierung auf dem Feld zugeordnet wurde und Emittieren eines Identifizierungsdatensignals, das dem Zeichen entspricht; und

einen Prozessor zum Empfangen des Standortdatensignals und des Identifizierungsdatensignals, wobei eines dem anderen zugeschrieben wird, und Erzeugen eines Ausgabedatensignals, das an das robotische System zu übertragen ist.

2. Ladestelle nach Anspruch 1, worin die druckempfindliche Platte (24) eine Anordnung von Drucksensoren (40, 42, 44, 46) umfasst, jeder an einem anderen Standort, der durch einen auf das Feld an diesem Ort platzierten Gegenstand betätigbar ist.

3. Ladestelle nach Anspruch 1 oder 2, geeignet zum Kooperieren mit einem Gestell, das eine Vielzahl von Aufnahmen umfasst, deren jede geeignet ist, einen der Gegenstände aufzunehmen, wobei die Gestelle derart konstruiert sind, dass Platzieren eines Gegenstandes darin die Messplatte betätigt, um ein Zuordnungsdatensignal zu induzieren.

4. Ladestelle nach Anspruch 3, worin die Gegenstände in dem Gestell zum robotischen System transportiert werden.

5. Ladestelle nach einem der Ansprüche 1-4, umfassend eine Leseeinheit, die geeignet ist, ein auf dem Gestell befestigtes Identifizierungszeichen zu lesen, und das von der Stelle erzeugte Ausgabedatensignal ermöglicht dem robotischen System, das Gestell durch ein solches dem Gestell zugeordnetes Zeichen zu identifizieren.

6. Verfahren zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System, derart, dass jeder der Gegenstände vom System identifiziert und lokalisiert wird, wobei das Verfahren umfasst:

(a) Erzeugen eines lesbaren den Gegenstand identifizierenden Zeichens, das jedem Gegenstand zuzuordnen ist;

(b) Lesen des Zeichens eines Gegenstandes durch eine geeignete Zeichenleseanordnung, um ein Identifizierungsdatensignal zu erzeugen, das dem Zeichen entspricht und danach Platzieren des Gegenstandes auf eine Platte einer Ladestelle mit einer Druckplatte zum Identifizieren der Platzierung und zum Emittieren eines Standortdatensignals, das den Standort des Gegenstandes auf dem Feld anzeigt; und

(d) Empfangen und Abgleichen des Identifizierungsdatensignals und des Standortdatensignals für jeden der Gegenstände mittels eines Prozessors, um ein Ausgabedatensignal zum Übertragen zu dem robotischen System zu erzeugen, um dem robotischen System zu ermöglichen, jeden der Gegenstände zu lokalisieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend einmal Platzieren einer Charge von Gegenständen auf die Messplatte und dann Erzeugen eines Ausgabedatensignals für die gesamte Charge.

8. Verfahren nach Anspruch 7, zum Laden von Proben, Reagenzien oder beidem in ein robotisches Diagnosesystem.

9. Gestell zum Laden von Gegenständen in ein robotisches System, geeignet zur Kooperation mit einer Ladestelle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, worin das Gestell eine Vielzahl von Aufnahmebohrungen umfasst, wobei jede Bohrung an einem unteren Ende mit einem beweglichen Betätigungsglied zum Aktivieren einer Messplatte der Ladestelle ausgerüstet ist, wo das Betätigungsglied als Reaktion auf Platzieren eines Gegenstandes in der entsprechenden Bohrung verschoben wird.