PHIL|让桌面机器人替你逐孔滴液

三泵、打印机身和图形界面,把重复移液变成自动流程

ETH Zurich公开的桌面移液机器人,发表于Nature Communications。本页选三泵基础版,先用清水完成归零、孔位校准和重复加液;显微镜、细胞培养、温控气路属于额外实验条件。需要精细机械装配、焊接与Windows MATLAB环境。

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参数信息

基础泵通道
3 路

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选择三泵Basic Build与V4电路

用三泵基础表:4运动电机+3泵电机、7驱动、7电容、27轴承。V4盾板已于2022修订,旧V2走线有烧毁风险不要再制作。原约600美元是历史基础硬件价,不包含MATLAB授权及缺项补购。

![paper-fig1.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/73be3e2ad5dd4096a0afbe15899c4d67.png)

![guide-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/dc337458cabc45d485f107e73743b8dd.jpg)

按原设置打印并清点所有结构

十组STL每组一份;第9/10组含6套泵支架/转子,只选3套用于本路线。全部3壁、0.15mm层高,组3为100%填充,其他20%。按原装配PDF清理螺母槽、轴承孔、丝杆与左右标记。

![PHIL_Print_Instructions-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/d1fcbe9bca2e4800b333681cfdd629f4.jpg)

做好四个限位线束与四台运动电机

原手册每限位使用15cm红黑线并绝缘焊点。用M1.5×10螺丝固定限位,按左右与Z轴位置编号。电机平面轴与打印套内平面对齐;先手动检查限位能触发,不夹线。

![guide-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/4ce8bc540f0d444a96becfe7a9377a6a.jpg)

安装双Z丝杆、机械臂与机身底板

同步旋转两根打印丝杆,让平台保持平行;原PDF约30m为明显单位笔误,不按30米理解,按图示行程装配。三处3×8×4轴承转动顺畅,左右臂标记匹配,螺母槽全部到位,紧固后仍可自由活动。

![assembly-p7-3.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/f0fd46075d094bf485164380686ec2da.jpg)

制作三个蠕动泵转子

每泵8只轴承、8枚M3×10和8螺母,夹在转子上下盖之间。拧紧后稍调使轴承自由旋转,不能锁死。三泵共24只,加机身3只为27只。每台电机安装泵支架及压管外框。

![assembly-p10-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/53382687d5484d65a46d1d46a61897a2.jpg)

![assembly-p12-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/e7917855ce8e431faecf3aafe5d2802f.jpg)

切85mm泵管并连接三条液路

每泵用原夹具切85mm Tygon LMT55,两端各一只1/16英寸鲁尔倒刺接头,所以三泵6只不是原表整机2只。再接PTFE管与不锈钢针,按颜色/编号标供液与废液。管路固定不能牵扯移动臂,先手动检查通路。

![assembly-p12-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/e7917855ce8e431faecf3aafe5d2802f.jpg)

焊接V4盾板并核对驱动方向

把Mega接口排针、每驱动两条8针母座、7组电机4针座、4组限位2针座、端子与电容安装到V4板。电容极性及DRV8825方向按原图和板丝印逐一核对,先做短路检查,驱动限流依所购电机和DRV8825手册设置。

![assembly-p17-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/5ac280590e464e248ba02855165c3542.jpg)

封装电源控制箱并检查24V输出

原24V15A电源、带保险开关和接地线由合格人员安装到绝缘防护完整的箱体内;不照图片裸露接市电。风扇、电源固定螺丝在原表漏列,需要补齐。验收24V极性、接地、线缆应力释放,再接Mega与电机,不带电插拔驱动或电机。

![guide-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/4ce8bc540f0d444a96becfe7a9377a6a.jpg)

烧录固件并配置图形界面

原Arduino固件选220516版本并安装AccelStepper,板型设Mega2560、端口正确。Windows MATLAB打开220518 GUI和对应配置。只启用已装接的7通道,原10泵截图不能直接当三泵配置。面板USB延长线外还需主机数据线。

![assembly-p22-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/5b9a499c83e74de385709c9e16797b57.jpg)

无液归零并校准孔位与针高

先将针置于不会碰板的位置,连接GUI,检测端口后Home;归零方向或限位异常立即停止。放普通96孔板,逐点使用Go to Offset/Set offset校准,再缓慢设置Well Bottom。不要在未校准时直接按运行撞针。

![PHIL_Operation_Instructions-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/07f6ccfc547042d0817980f661c8f255.jpg)

每路清水排气与定量校准

逐泵灌注到无气泡,检查鲁尔接口无泄漏。用可可靠称量的清水体积做多次测量,按自己的管材、转向和流速调整参数,记录平均误差与离散程度。论文精度是原作者系统结果,本站未实测。

![guide-3.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/e7961ef3b8504b58bd02734a2e6d7453.jpg)

生成任务表并完成清水验收

在GUI选择板型、步骤数、各液体、时间间隔与吸加液量,生成并保存Excel配置。先少量孔低速运行,确认不会撞针、串液或溢流。保存版本、校准结果和录像;显微镜、温控与细胞培养不包含在此基础清水路线。

![PHIL_Operation_Instructions-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/44d2528e3eec41eca2bec7c64bd50367.jpg)

![paper-fig1.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/17fa3812-4e0e-45ec-b21b-14b25729fd0e/files/image/73be3e2ad5dd4096a0afbe15899c4d67.png)