論文の概要: Scalable Low-Cost Laboratory Automation: A Digital Twin-Integrated Robotic Platform for Autonomous Liquid Handling (RAINBOT)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.20662v2
- Date: Sat, 25 Jul 2026 11:07:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 12:52:43.743564
- Title: Scalable Low-Cost Laboratory Automation: A Digital Twin-Integrated Robotic Platform for Autonomous Liquid Handling (RAINBOT)
- Title（参考訳）: スケーラブルな低コスト実験室自動化: 自律液体処理のためのディジタル双着型ロボットプラットフォーム(RAINBOT)
- Abstract要約: RAINBOTtextsuperscriptTMは、消費者向けの3Dプリンターを改造して作られた、低コストで再現可能な液体処理ロボットである。
ブラウザベースのデジタルツインが実装され、物理プラットフォームと同期し、キネマティクスや配管状態をリアルタイムでミラーする。
ハードウェアの価格は1300ドル(約1万3000円)で、これはエントリーレベルの商用ハンドラよりもかなり安い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Laboratory automation accelerates discovery, yet its adoption is constrained by the high cost, proprietary design, and limited remote supervisability of commercial liquid-handling systems. This work presents RAINBOT\textsuperscript{TM}, a low-cost, openly reproducible liquid-handling robot built by converting a consumer-grade Cartesian 3D printer (Elegoo Neptune 4 Max). The printer extruder is replaced by a precision single-channel pipette actuated through the printer's own G-code-driven X--Y--Z gantry, with plunger and tip-eject motions effected by two compact linear actuators under Python control. To make experiments transparent and remotely supervisable, a browser-based digital twin is implemented to synchronise bidirectionally with the physical platform, mirroring kinematics and pipetting states in real time and exposing remote monitoring, intervention, and an emergency stop from any web browser. As a proof of concept, RAINBOT\textsuperscript{TM} performed sequential exchanges of differently coloured aqueous solutions while an integrated colour sensor quantified the resulting mixtures; measured red, yellow, and blue (RYB) responses agreed with expected mixing behaviour to within a mean absolute error of two percentage points, validating correct execution and real-time tracking. Closing the loop, the platform is coupled to the CEID\textsuperscript{TM} (Cooperative Explorer for Inverse Design) framework, which recasts experimentation from iterative manual guessing into a goal-directed inverse-design search while keeping a human in the loop. The complete hardware costs under US\$1300, which is roughly an order of magnitude below entry-level commercial handlers, thereby establishing an accessible physical--virtual framework for self-driving laboratory automation.
- Abstract（参考訳）: 実験室の自動化は発見を加速させるが、その採用は高コスト、プロプライエタリな設計、商用液体処理システムの遠隔監視性に制約されている。
この研究は、消費者向けの3Dプリンター(Elegoo Neptune 4 Max)を変換して作られた低コストで再現可能な液体処理ロボットであるRAINBOT\textsuperscript{TM}を提示する。
プリンタエクストルーダは、プリンタ自身のGコード駆動のX--Y-Zガントリーを介して作動する精度の高いシングルチャネルパイプで置き換えられる。
実験を透過的かつ遠隔監視可能にするために、ブラウザベースのデジタルツインが実装され、物理的プラットフォームと双方向に同期し、キネマティクスや配管状態をリアルタイムでミラーし、リモート監視、介入、緊急停止をWebブラウザから露呈する。
概念実証として、RAINBOT\textsuperscript{TM} は異なる色の水溶液の逐次交換を行い、統合された色センサは結果の混合物を定量化し、測定された赤、黄、青(RYB)応答は予想される混合挙動と一致し、2ポイントの平均絶対誤差で正しい実行とリアルタイムトラッキングを検証した。
ループを閉じると、このプラットフォームはCEID\textsuperscript{TM} (Cooperative Explorer for Inverse Design)フレームワークに結合される。
完全なハードウェアコストは1300ドルで、これはエントリーレベルの商用ハンドラの約1桁以下である。
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