GRIPS、オープンソース技術をベースとした高精度自動分注システムの開発と実証実験が完了
株式会社GRIPS
2024年4月15日、株式会社GRIPS（千葉県流山市、代表・森田康）は、オープンソース技術をベースとした高精度自動分注システムの開発と実証実験に成功したことを報告いたします。
この実証実験は、同社の柏の葉R&Dラボ（東葛テクノプラザ内）で実施され、オープンソースソフトウェア（pythonなど）による制御プログラムを開発し分注工程とその後のプレートのハンドリングまでを統合的に制御することに成功しました。
実装された工程は、96穴マイクロタイタープレートにミキシングを含める段階希釈を行い、ロボットアームで希釈後のプレートに蓋を乗せ、OT-2から取り出した後、電子天秤へ搬送して秤量するところまでを一連の行程としました。
今回の実証実験では、制御ソフトウェアを実装するプラットフォームにオープンソースのROS2を採用し、将来的に制御対象物が変化しても、柔軟に対応できる制御システム構築を目的の一つとしていました。この点については、実際の分注シーケンス自動化の制御ソフトウェア開発において従来よりも汎用的な記述により開発できることが確認できました。
分注作業自体はOT-2に集約させることで、分注工程に必要なキャリブレーション作業を大幅に改善することができました。プレートのハンドリングについては、自由度の高さと費用対効果からLite6という機体を選定しました。制約のある可動域での制御でしたが、一定の制約条件下でも安定的な繰り返し動作を確認できました。また、動作時に物理的干渉が発生するリスクは今回の実証実験における大きな課題でしたが、仮想環境でのシミュレーションにより発生する可能性のある物理的干渉の多くを回避できることが確認され、今回の実証実験の成果の一つとしてあげることができます。具体的にはGazeboというシミュレーションツールを利用し、OT-2とLite6の連動動作時の物理的干渉を未然に防ぐ事前検証を行えることが確認されました。
この実証実験の成果は、ロボット導入による工程の自動化や生産性向上にとどまることなく、外段取りと呼ばれる工程を含めたシステム全体の効率化に道を開く大きな一歩だと感じています。これまでは、導入するハードウェアの産業分野、用途によって大きく異なる制御システムの構築手法を将来的には汎用性と柔軟性の高い手法へと移行させることができるユニークな技術的提案になるものと予想しています。
一方で、システム構築にあたりいくつかの課題も確認されました。今後は今回の自動分注システム構築をさらに発展させ、より多くの具体的なアプリケーションに適用しつつ機能性、応用性を高める開発を進めてまいる所存です。
今回の実証実験の成果を基に、今後はROS2をプラットフォームとする汎用コントローラの製品化と対応するロボットの拡充に尽力してまいります。このプラットフォームは同社
製品（開発コード名：ROSSetter/ロゼッタ）として今後も機能向上に努め、実装するコンピューティング環境についても、ローコスト版、ハイエンド版など用途に合わせたラインナップを拡張してまいります。
この実証実験には、GRIPSのパートナーである、株式会社MTMシステムズ（本社：東京都調布市、代表・城野 遼太）、Luominen Lab （東京都世田谷区、代表・角田 正也）、RTOSやROS関連の技術に詳しい中鉢 善樹氏らと共同で、高精度かつ低価格で提供できる自動分注システムの開発に取り組みました。また、分注用のプレートのピッキングのために専用のエンドエフェクタ（バイオグリッパ）を GUTENBERG株式会社の柴田善広氏よりご提供いただき、将来的に共同開発による製品化への構想も検討中です。
本実証実験で課題として取り上げたテーマは、化学、バイオ、メディカル分野の研究室やラボにおいて自動化への強いニーズがありますが、これまでは高額な専用設備を用いるか、アプリケーションに特化したフルカスタムのインテグレーションが必要だった点が課題でした。
GRIPSらはオープンソース技術を応用した低価格自動分注機システムを開発、実現することでこの課題に対する解決策を提示することを目指しました。
本プロジェクトの成果をさらに拡張し、実験室における煩雑な繰り返し作業をコンパクトに、かつローコストで実装できるソリューションへと進化させ、ラボラトリーオートメーションの進化に寄与してまいります。＜構成製品仕様＞
OT-2
OpenTrons Labworks Inc.
本体サイズ(WxDxHmm)：630x570x660
重さ：48kg
電源：110～240VAC,50～60Hz
デッキスロット数：11
接続方法：イーサネット、USB2.0、WiFi2.4GHz
装着ピペット数：最大２UFactory Lite6
UFACTORY co., Ltd
軸数：６
重量：7.2kg
リーチ：440mm
ペイロード：600g
繰り返し精度：0.5mmROSSetter搭載産業用PC
POWERSTEP Cube
プロセッサ：Core i5 12600 3.3GHz 6ｺｱ12ｽﾚｯﾄ゛
インタフェース： SATA6.0Gb/s×4, UltraM.2 Socket3×2
PCIEXpress 3.0x16スロット×１
Killer 2.5Gb、Intel I219V 1Gb
Killer AX1675x 802.11ax Wi-Fi 6Eモジュール
(802.11ax/n/a/g/b/ax+Bluetooth5.2)＜ 株式会社MTMシステムズ ＞
ロボットやIoT技術を提供して課題解決のサポートを行なっている。卓上サイズの小型ロボットの開発や共同開発を中心に事業を行っている。電気通信大学発ベンチャー。
http://www.mtmsystems.jp/＜ Luominen Lab ＞
手のひらに載るくらいの程よい科学の普及を目指すために、2015年設立。バイオ・メディカル・診断関連の装置開発、流体デバイス開発コンサルティング業務も併設。株式会社GRIPSバイオメディカル部門技術顧問。
http://luominen-lab.com/ ＜株式会社GRIPS＞
2019年6月設立。産業向けにロボットアームの販売や、シングルボードコンピュータ等の汎用品を用いた自動化・省力化を提案。産業向け技術を応用した教育コンテンツの開発・教育の実施を通じた技術者や次世代人材の育成も行っている。JAKA社、DOBOT社などのロボット関連製品、G-ZERO、Snapmakerなどの３Dプリンタ、KeiganALIなどのAMR製品の販売代理店、およびシステムインテグレーションの提案。なお、本事業は、千葉県の「先進的デジタル技術活用実証プロジェクト補助金」に採択された実証プロジェクトとして実施されました。
https://www.pref.chiba.lg.jp/sanshin/digital/documents/r5jissyouhojokinngaiyou1.pdf【ホームページ・お問い合わせ】
https://grips.co.jp/
担当：森田、田村