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Diseño, Simulación y Validación Experimental de un Método de Actuación Neumática para Automatizar Dispositivos de Pipeteo Manual

Autores: Ciupe, Valentin; Lovasz, Erwin-Christian; Kristof, Robert; Sandu, Melania-Olivia; Sticlaru, Carmen

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Diseño, Simulación y Validación Experimental de un Método de Actuación Neumática para Automatizar Dispositivos de Pipeteo Manual


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Estudio
Automatización
Pipeteo
Cilindros neumáticos
Manipulación robótica
Bioquímica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio proporciona un conjunto de diseños, simulaciones y experimentos para desarrollar un método de actuación para pipetas manuales. El objetivo es permitir la manipulación robótica y el pipeteo automático, utilizando dispositivos de pipeteo manual. Esta automatización está diseñada para ser utilizada como una herramienta alternativa flexible en laboratorios de bioquímica pequeños y medianos que no poseen la tecnología de pipeteo automatizado adecuada, con el fin de liberar a los técnicos de laboratorio del tedioso, repetitivo y propenso a errores proceso de pipeteo manual necesario para la preparación de muestras biológicas. El enfoque seleccionado es utilizar un conjunto de cilindros neumáticos controlados por presión para controlar la actuación y la fuerza de los botones manuales de las pipetas. Este documento presenta un diseño mecánico, análisis, simulación neumática y simulación robótica funcional del dispositivo desarrollado, y se presenta una comparación de posibles soluciones neumáticas para explicar el método de actuación seleccionado. Se emplea la detección de presión neumática remota para evitar sensores eléctricos, conectores y cables en el área de los actuadores, ampliando así la posibilidad de trabajar en algunos entornos compatibles con electromagnetismo y simplificando el proceso de conexión y limpieza de todo el dispositivo. Se lleva a cabo una simulación funcional utilizando una combinación de paquetes de software: Fluidsim para simulación neumática, URSim para programación de robots y CoppeliaSim para integración y visualización de aplicaciones. La validación experimental se realiza utilizando componentes neumáticos comerciales, ensamblados con piezas impresas en 3D y montados en un gripper neumático existente. Este ensamblaje completo se adjunta a un robot colaborativo industrial, como un efector final, y se escribe un programa para probar y validar las funciones del dispositivo completo. La presión de trabajo de los actuadores en proceso se registra y analiza para determinar la idoneidad del método propuesto y la capacidad de pipeteo. Se proporcionan datos digitales suplementarios en forma de diagramas de circuitos neumáticos, un programa de robot, escena de simulación y valores registrados, para facilitar la replicación experimental y el desarrollo posterior.

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