Foehn: Un centro de programación asíncrona de hardware abierto para flujos de trabajo de manipulación de líquidos de...

Área de la Ciencia:

• Automatización y Robótica; Ciencia de Laboratorio; Biotecnología

Sus antecedentes:

• La experimentación de alto rendimiento exige una automatización avanzada de laboratorio. Los robots de manipulación de líquidos son cruciales pero limitados por operaciones secuenciales, lo que dificulta la escalabilidad. Los sistemas existentes carecen de control concurrente eficiente para múltiples módulos experimentales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema de centro de programación asíncrona, Foehn, para el control concurrente de módulos de automatización de laboratorio. Abordar el cuello de botella de escalabilidad en los flujos de trabajo de robots de manipulación de líquidos. Crear una arquitectura de control flexible, rentable y de código abierto.

Principales métodos:

• Se desarrolló Foehn utilizando hardware Arduino de código abierto y una GUI de Python. Se implementó una operación asíncrona y multihilo a través de protocolos serie estandarizados. Se integraron robots de manipulación de líquidos con módulos periféricos (bombas, agitadores).

Principales resultados:

• Foehn demostró una salida de voltaje estable y una eficiencia de control de modulación por ancho de pulso del 87,6%. Ejecutó con éxito el bombeo y la agitación concurrentes con pipeteo simultáneo y movimiento de material de laboratorio. Mostró una excelente sincronización y estabilidad operativa en todas las capas de hardware.

Conclusiones:

• El sistema Foehn ofrece una base escalable para la automatización de alto rendimiento. Su diseño modular y de código abierto mejora la flexibilidad y reduce los costos. Foehn tiene un gran potencial para acelerar la investigación en química, biología y ciencia de materiales.