Methods for the automation of handling processes under cryogenic conditions

低温条件下处理过程自动化的方法

基本信息

项目摘要

The project addresses the automation of handling processes in biobanks in the field of cryopreservation (from -130°C to -196°C). Possible benefits are the opportunity to prevent contact with biological materials or the cooling medium which ensure human safety. Automation will additionally prevent confusing stored samples or damaging the organic materials due to varying temperatures during the manual process. The latter is a crucial fact to improve the storability of such materials. Generally, automation is efficiency-raising, it improves the repeatability and speeds up the handling operation, as well.In the light of cryogenic conditions and an applied robot system therein, the advantageous characteristics of parallel robots emerge. Their kinematic structure allows separating the motors from the cryogenic environment so that the motors as well as the control unit of the robot system can remain at room temperature whereas its mobile platform is located inside the cryogenic area. The platform is connected to the motors with two or more linkages using passive flexure hinges. Within the first period the usage of flexure hinges is investigated along with the applicability of materials to be used for flexure hinges under cryogenic conditions. In addition concepts and their validation for the locally heating of these flexure hinges to control their deformation characteristics at cryogenic temperature are developed.Furthermore wireless energy transmission concepts and energy storage devices in cryogenic environment are investigated. This will enable the use of a cryogenic resistant and energy-self-sufficient actuators as well as sensors integrated into a gripper for handling of probes.
该项目解决了冷冻保存领域(从-130 ° C到-196 ° C)生物库处理过程的自动化。可能的好处是有机会防止与生物材料或冷却介质接触,从而确保人体安全。自动化还可以防止由于手动过程中温度变化而混淆储存的样品或损坏有机材料。后者是改善此类材料的可储存性的关键事实。自动化通常能提高效率,提高重复性,加快操作速度,而并联机器人在低温条件下及其应用的机器人系统中,显示出其优越的特点。它们的运动学结构允许将电机与低温环境分离,使得电机以及机器人系统的控制单元可以保持在室温下,而其移动的平台位于低温区域内。平台通过两个或更多个使用被动柔性铰链的连杆连接到电机。在第一个时期内,柔性铰链的使用沿着进行了研究,并探讨了低温条件下柔性铰链所用材料的适用性。此外,还提出了对柔性铰链进行局部加热以控制其低温变形特性的概念和验证方法,并对低温环境下的无线能量传输概念和能量存储装置进行了研究。这将使得能够使用耐低温和能量自给自足的致动器以及集成到用于处理探针的夹持器中的传感器。

项目成果

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