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分离纯化平台样品动态流转模块

本模块依托超级智能化学合成平台的全局调度能力与智能体的自主决策机制，构建了一套高通量分离纯化场景下的智能化动态样品流转体系。通过样品动态流转智能体与后处理、浓缩、纯化等功能模块的深度协同，系统能够根据实时工艺需求实现样品在过滤、萃取、浓缩、纯化等环节间的按需、有序与高效转运，从而保障全流程的连续性与时序精准性，有效规避人工操作导致的效率损耗与样品暴露风险。

该模块与平台的核心智能体网络深度集成，支持样品流转参数与各处理模块工艺参数的跨单元同步与自适应优化，显著提升多批次样品并行处理时的流程一致性与可重复性。模块采用高兼容性接口设计，可灵活连接后处理、浓缩、纯化模块及在线状态监测设备，构建覆盖跨模块自动转运 — 智能精准对接 — 样品交接与反馈的闭环流转管理模式。

同时，模块内置多智能体协作的无人化监控与智能应急机制，能够对执行单元的运动轨迹、运行状态、样品在位情况及模块间对接精度进行多维度实时感知与诊断。当出现异常事件（如执行单元卡滞、运输延迟、对接偏差超标）时，智能体可自主触发预设保护策略，包括暂停转运、重规划轨迹或与主控模块协同优化工艺时序，确保系统在7×24 小时无人值守运行条件下依旧保持高通量分离纯化实验对流程连续性、转运精准性与运行稳定性的严苛要求。

本模块在高通量分离纯化实验流程中通过以下环节实现全自动无人化操作：

（1）样品接收与调度阶段：根据高通量分离纯化系统调度指令，执行单元从后处理模块精准抓取完成前序处理的样品载体，全程确保样品与处理环境的适配性，避免样品转移过程中的污染或状态变化；

（2）模块间转运阶段：执行单元依据系统预设的流转路径与时序，结合各处理模块的实时状态（如是否就绪、是否有空闲工位），将样品载体精准移送至下一个目标模块（如从后处理模块转运至浓缩模块，或从浓缩模块转运至纯化模块），通过执行单元的的高精度定位，确保样品载体对接精度误差≤±0.5mm；

（3）样品交接与载体管理阶段：执行单元按预设动作完成样品载体与目标模块的对接及样品交接，确认交接完成后，若为空载体则触发回收流程，若为需继续流转的载体则等待下一次调度指令，同时将样品流转状态反馈至系统主控模块，保障全流程可追溯。

为保障高通量分离纯化实验流程的可靠性与连续性，模块具备多项关键运行保障机制：接口模块支持与不同品牌自动化处理模块，具备信号自适应与协议转换能力，可兼容实验室现有设备体系；各类传感器对执行单元运动状态、样品载体在位情况、模块对接精度及关键动作完成信号进行实时监测，异常情况下（如执行单元轨迹偏差、样品载体交接失败、模块就绪信号异常），系统可自动判定并执行相应应急策略（如重新执行交接动作、跳过异常模块启用备用处理单元），或上报高通量分离纯化系统主控模块协同调度，实现闭环安全管理与稳定执行，为化学合成样品的高效分离纯化、多批次平行实验及工艺优化提供可靠的样品动态流转支撑。

1技术方案

1.1 样品动态流转单元

高通量分离纯化平台面向自动化合成需求设计，集成全自动并行处理技术以高效完成制备级样品的过滤、萃取、浓缩及纯化全过程，样品动态流转单元作为平台核心流转枢纽，支撑各环节样品的自动化转运，其性能参数与功能如下：

1.1.1 样品动态流转单元本体性能参数

(1) 高通量分离纯化场景适配工作半径：有效工作半径不小于 880mm，可完整覆盖平台中后处理模块、浓缩模块、纯化模块及样品存储/交接区域的典型摆放间距，无需频繁调整设备位置即可完成样品后处理 - 浓缩 - 纯化全流程转运，适配高通量平行样品处理的空间布局需求，保障多批次样品流转连续性。

(2) 样品负载能力：最大样品载体承载重量不低于 5kg，满足单批次多通道分离纯化实验的样品集中转运需求，避免频繁往返损耗实验效率，支撑平台高通量样品并行处理的效率提升。

(3) 实验室集成灵活性：自动化执行单元整机重量不超过 24kg，便于在高通量分离纯化实验室中灵活部署，适配不同规模、布局的自动化合成与分离纯化空间规划。

(4) 分离纯化系统联动通讯：本体标配 CAN BUS 通讯接口，可与高通量分离纯化平台主控系统、各功能处理模块（后处理、浓缩、纯化模块等）及在线样品状态监测设备实时数据交互，支持样品流转参数、处理进度、设备状态的闭环传输，保障化学合成后处理 参数下发 - 执行反馈的同步性，助力无人化操作稳定运行。

(5) 样品转运精度保障：重复定位抓取精度控制在 0.02mm 以内，避免定位偏差导致样品洒落或处理模块对接误差，保障多组平行分离纯化实验的样品转运一致性，提升过程重现性。

(6) 高通量运行效率与安全平衡：工具端线速度不超过 2.8m/s，可根据平台无人值守运行节奏动态调节，在保障样品转运效率的同时，规避高速运动安全风险，契合无人化操作对稳定性与安全性的双重要求。

(7) 化学合成环境防护：防护等级达到 IP54 标准，能有效抵御分离纯化过程中试剂飞溅、粉尘等污染，保障单元在化学合成后处理环境中长期稳定运行。

(8) 化学试剂环境耐受性：具备强耐酸碱腐蚀能力，可适配化学合成后处理涉及的多组分有机溶剂、酸碱试剂等侵蚀；通过表面自清洁涂层与动态密封技术，实现 7×24 小时无故障连续运行，满足高通量分离纯化实验无人值守的长期稳定性需求，为自动化、标准化样品处理提供可靠支撑。

1.1.2 样品动态流转自动化执行单元导控终端配置

(1) 高通量实验室操作便捷性：配备 12 英寸彩色电阻式液晶触控屏，屏幕表面具备防化学腐蚀涂层，可耐受实验中溶剂擦拭，且在化学合成实验室环境下保持触控灵敏度，便于人员快速设置样品流转参数、监控设备状态（系统调试阶段或手动干预场景）。

(2) 实验室安全与操作适配：集成开关机按钮、紧急停止按钮、力控调节按钮等核心功能按钮，在高通量分离纯化实验自动化运行中，可快速响应手动干预需求，保障操作安全与流程可控。

1.1.3 样品动态流转自动化执行单元核心功能

(1) 针对实验人员友好的编程与调试：支持通过示教器对自动化执行单元的实验动作（如样品载体抓取轨迹、各处理模块对接角度、样品投送位置）进行示教，同时提供在线编程功能；特别适配高通量分离纯化场景中非专业编程背景的实验人员，通过拖动示教功能可快速调试多通道样品流转流程，无需复杂代码编写即可完成实验方案迭代，助力实验室高效开展高通量化学合成与分离纯化工艺优化。

(2) 高通量实验室级安全防护：配备10级可调碰撞防护功能，可根据平台设备布局设定防护灵敏度 —— 当自动化执行单元在样品转运中意外碰撞后处理/浓缩/纯化模块或其他设备时，会立即停止所有动作，有效避免设备损坏、样品容器破裂导致的样品泄露及环境污染，为高通量分离纯化实验安全开展提供闭环保障。

(3) 实验室系统集成扩展性：支持多种平台 SDK 二次开发，兼容 Linux 系统下的 C++ 编程、Lua 脚本语言编程，以及 Windows 环境下的 VC++、Python 脚本编程、QT 跨平台编程；可根据高通量分离纯化个性化需求（如对接在线系统实现样品流转数据追溯、联动在线分析设备调整流转节奏）进行功能定制，适配多设备协同的自动化样品处理流程，助力化学合成后处理过程的标准化与智能化升级。

(4) 实验室人员培训与技术支撑：提供完整的教学资源包，包含自动化执行单元开发软件工具、SDK 开发包、ROS 环境软件包、DEMO 资料、电动夹持组件驱动包（适配不同样品载体夹具的驱动调试）及接口协议说明书（明确与各处理模块、在线监测设备的通讯规范），便于实验室人员快速掌握设备操作与系统集成技术，推动高通量分离纯化平台高效应用。

1.1.4 自动化执行单元法兰

(1) 高通量实验室安装尺寸适配：体积紧凑，可灵活适配平台中不同规格样品夹持夹具、转接模块的安装需求。

(2) 分离纯化精度保障：平面度公差控制在 0.01μm 以内，可确保法兰与样品夹具、各处理模块对接部件的紧密贴合，避免平面度偏差导致夹具夹持偏移或模块对接误差，保障自动化分离纯化过程中样品转运与处理的精度，符合高通量化学合成对样品处理一致性的严苛要求。

(3) 实验室安装灵活性：设有 4 个自动化执行单元安装孔、2 个转换板安装孔及 1 个通孔，适配平台中不同规格夹具的安装需求；同时通孔可穿设气管或信号线，避免线路暴露影响实验室整洁度与设备安全性，助力实验室系统化管理样品处理流程。

(4) 实验室表面性能要求：表面粗糙度 Ra＜0.4μm，可减少样品残留或试剂粉末附着，降低交叉污染风险；采用铝合金材质，表面经喷细砂、本色阳极氧化处理，既提升法兰耐磨性，又增强耐化学试剂腐蚀特性，延长设备使用寿命，保障高通量分离纯化实验长期稳定开展。

1.1.5 精密伺服驱动电动式样品夹持执行组件

1.1.5.1 高精度伺服闭环驱动式电动化样品夹持终端

(1) 高通量实验室空间适配尺寸：体积紧凑，可灵活适配平台中后处理模块狭窄操作空间、浓缩模块离心管等样品载体区域及纯化模块对接端口，避免与模块组件、管路发生空间干涉，保障样品精准转运与交接。

(2) 分离纯化样品负载适配：最大推荐负载为 0.25kg，可满足制备级样品载体的转运需求，支撑高通量分离纯化对样品处理量的要求。

(3) 分离纯化精度保障：位置重复精度达 ±0.02mm，确保样品在各处理模块间转运、对接的精准性，提升高通量分离纯化过程的一致性与可重复性。

(4) 分离纯化系统联动通讯：支持 Modbus-RTU 协议与 Digital I/O 双通讯模式，可与高通量分离纯化平台主控系统、各功能处理模块无缝数据交互 —— 接收系统下发的 夹持力度、抓取位置 等参数指令，反馈夹爪实时工作状态，保障化学合成后处理过程中样品转运的自动化闭环控制，助力无人化操作高效运行。

(5) 样品容器适配性：单侧夹持力可在 6 - 15N 范围内灵活调节，搭配柔软材质夹爪，能精准适配化学合成后处理中不同材质（玻璃、塑料等）、不同形态的样品载体 —— 针对玻璃材质样品管，调节低夹持力（6 - 8N）避免管体破裂；针对塑料材质样品容器，调节高夹持力（12 - 15N）确保密封转运，适配自动化、无人化操作对样品防污染、防破损的需求。

(6) 实验室能耗适配：额定功率仅 6W，属于低功耗设备，同时避免高功率运行导致夹爪发热，防止高温影响热敏性样品稳定性，保障分离纯化效果。

(7) 实验室环境耐受性：工作环境湿度可耐受 85% RH 以下，能稳定适应高通量分离纯化实验室的环境湿度波动，避免湿度超标导致夹爪伺服电机短路或传动部件锈蚀，保障实验连续运行。

(8) 样品安全防护：采用柔软材质制作夹爪，可自动根据样品容器外形调节抓取力度，有效避免易损样品容器表面损伤；同时，柔软材质具备一定耐化学腐蚀性，可耐受化学合成后处理中微量溶剂溅落，延长夹爪使用寿命，保障高通量实验长期稳定开展。

1.1.6 伺服电动夹爪驱动器

1.1.6.1 电气参数

(1) 实验室供电系统适配：

① 额定电压为 DC 24V；

② 电压允许范围为 20.4V~28.8V DC，可适配高通量分离纯化实验室常规供电系统，保障设备稳定供电。

(2) 腐蚀性样品防护：具备力控与位控双重判断模式，在抓取含强腐蚀性试剂的样品容器（如玻璃试剂瓶）时，可通过实时检测夹持压力反馈调节力度 —— 当压力接近容器耐受阈值时，自动降低夹持力，避免过力导致容器破裂、腐蚀性试剂泄漏污染实验环境或损坏分离纯化模块，保障高通量分离纯化实验安全性。

(3) 断电安全保障：支持断电自锁功能，当高通量分离纯化平台因突发情况断电时，夹爪可持续保持夹持状态，防止抓取的样品容器异常掉落，避免样品洒落导致的实验中断、样品浪费或安全风险，保障自动化、无人化实验的安全性与连续性。

1.1.7分离纯化平台分段式多点位样品动态流转传输装置

高通量分离纯化平台面向自动化合成需求设计，集成全自动并行处理技术以高效完成制备级样品的过滤、萃取、浓缩及纯化全过程，分离纯化平台分段式多点位样品动态流转传输装置作为平台核心物料传输组件，由1 套精密伺服控制电机、1 套线性精密滑轨及 1 套驱动同步传输带组成，专为平台内样品与化学试剂的全自动、高通量流转设计，可运输多种实验物料，内置软件能智能优化物料传输路径，实现样品 / 试剂的高效调配，为平台各处理环节的连续性、一致性提供关键支撑。

装置支持对每个点位的物料传输次数、时间、速度等运行数据进行记录与分析，助力了解系统运行状态与性能指标，为平台优化提供依据；同时建立数据管理系统，通过数据库、报表等形式对点位数据进行存储、查询与统计，便于自动化实验管理人员决策分析，推动实验室系统化管理样品处理流程。

1.1.7.1整体参数

（1）电机额定扭矩 1.27Nm、最大扭矩 3.82Nm、静态扭矩 1.27Nm，额定转速 3000rpm、最大转速 5000rpm，为物料高效稳定传输提供动力保障；

（2）运行行程 1550mm，满足平台内多模块间长距离物料传输需求；

（3）振动值等级为等级 A，距离尺寸公差 ±0.001mm、直线度公差 ±0.001mm、平行度公差 ±0.01、垂直度公差 ±0.01mm/m、平面度公差 0.01μm，表面粗糙度 Ra＜0.4μm，保障物料传输的高精度与稳定性，契合平台对样品处理一致性、高重复性的要求；

（4）铝合金机加件采用阳极氧化处理，实现化学试剂长久防腐、耐磨；钣金件表面喷塑处理（颜色为 RAL9016），增强耐化学腐蚀与环境适应性，满足平台 7×24 小时无故障连续运行的长期稳定性需求。

1.1.7.2整体技术特点

（1）位置检测采用高精度传感器，精度达 ±0.1 毫米，确保样品 / 试剂传输定位的准确性与稳定性，为平台各处理环节精准对接提供保障；

（2）搭载定位控制算法，可根据位置传感器反馈信号实时调整传输装置运动，使物料准确停在指定点位，且定位响应时间不超过 0.5 秒；同时兼顾传输装置惯性、摩擦等因素优化算法，平衡定位快速性与准确性；

（3）具备智能点位调度策略，可根据平台内样品处理任务与物料流动情况，自动选择最优点位传输（兼顾物料优先级、传输距离、设备负载等因素）；并通过数据分析、模拟仿真持续优化策略，提升平台整体效率与性能；

（4）当物料需输送至不同处理模块（如从过滤模块到萃取模块）时，控制系统能快速切换控制模式，实现点位间无缝切换（通过预设点位坐标或程序控制完成），确保试剂精准到达目标模块，保障平台各环节处理的连续性。

1.1.7.3速度控制

（1）传输装置支持较大速度范围调节（可设置速