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Das Exzellenzcluster "Physics of Life" der TU Dresden steigert seine Produktivität mit KI-gesteuerter Automatisierung

Physics of Life (PoL), der Exzellenzcluster an der TU Dresden, hat sich mit Wandelbots und dem Max-Planck-Institut (MPI) zusammengeschlossen, um wiederkehrende Pipettieraufgaben zu automatisieren und den Forschern mehr Zeit für ihre wichtigen Forschungsarbeiten zu ermöglichen. Mithilfe einer webbasierten Anwendung auf Wandelbots NOVA können Forscher:innen am PoL mit begrenztem Robotik-Wissen einem Roboter effektiv Anweisungen geben, um Aufgaben auszuführen, die zuvor manuell erledigt wurden.

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Projekt-Highlights

Über POL

Die Technische Universität Dresden in Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster Physics of Life (PoL).

Ziel

Erkunden von Roboterautomatisierung, um repetitive Aufgaben zu beseitigen und die Qualität zu steigern.

Lösung

Die Entwicklung einer webbasierten Anwendung, die ChatGPT 4.0 nutzt, um Roboteraufgaben auszuführen.

​Auswirkung

Vierfache Steigerung der Prozesseffizienz bei der Handhabung von Flüssigkeitsproben in unterschiedlichen Testsequenzen.

Challenges & Process

PoL hatte mit Produktivitätsverzögerungen zu kämpfen, da der langsame, manuelle Pipettiervorgang nur von den Forschern selbst durchgeführt werden konnte. Obwohl es bereits frühere Versuche gab, diese Aufgabe zu automatisieren, benötigte PoL eine fortschrittlichere Lösung, um diese repetitive und arbeitsintensive Tätigkeit effizienter zu gestalten. Da der Schwerpunkt der Gruppe nicht auf Robotik liegt, ist eine leistungsstarke und dennoch benutzerfreundliche Lösung unerlässlich.

Die Wandelbots NOVA Plattform begegnet diesen Herausforderungen und verwandelt einen UR5e-Roboter effektiv in einen 'menschlich trainierten Laborassistenten'. Zunächst wurde die Hardware in NVIDIA Omniverse eingerichtet, um die technische Machbarkeit der verwendeten Komponenten zu überprüfen. Ein großes Sprachmodell (ChatGPT 4.0) wurde über einen speziellen Service und eine API integriert, die alle wesentlichen NOVA-Komponenten miteinander verbindet und multimodale Interaktionen ermöglicht.

Das Ergebnis ist der 'PipetBot' – eine Roboteranwendung, die umfassende Kontrolle über Hardwarekomponenten wie das Pipettierwerkzeug, die Kamera und den Roboterarm bietet, und das alles über einen Webbrowser zugänglich macht. Mit der PipetBot-App können Forschende bei PoL dem UR5e schriftliche oder sprachliche Befehle geben und festlegen, welche Pipette verwendet werden soll. NOVA übernimmt dabei die intelligente Pfaderstellung und Programmierung. Dies schafft eine benutzerfreundliche Automatisierungslösung, die den Pipettierprozess vereinfacht und PoL ermöglicht, mehr Zeit ihren wesentlichen Forschungsaufgaben zu widmen.

Ich war beeindruckt von eurem [Wandelbots] dreistufigen Ansatz, das zunächst in einer virtuellen Umgebung im Omniverse zu entwickeln, was es uns wirklich ermöglicht, diesen Roboter flexibel in verschiedene Arbeitsabläufe im Labor zu integrieren.

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Prof. Dr. Stephan Grill
Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics

Auswirkungen & Ergebnisse

Durch die Vereinfachung von Arbeitsabläufen und die Sicherstellung der Qualität erreichte PoL eine 400-prozentige Steigerung der Betriebseffizienz. Diese Verbesserung ermöglicht es den Wissenschaftler, mehr Zeit ihren Kernaufgaben statt routinemäßigen Prozessen zu widmen, wodurch der tägliche Betrieb reibungsloser abläuft. Zusätzlich bietet das neue Setup die Flexibilität, sich leichter an zukünftige Testanforderungen anzupassen und unterstützt so die sich weiterentwickelnden Bedürfnisse von PoL.

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