1 方案背景与目标

当前化工、医药等领域的传统实验室面临多重瓶颈：人力成本居高不下，大量科研人员被束缚于重复取样、加样等基础操作；实验数据散落于各设备系统，形成“数据孤岛”难以高效利用；危险试剂操作依赖人工，安全风险防控存在短板；实验流程标准化不足，导致结果重现性差。与此同时，《人工智能赋能产业高质量发展行动方案》等政策明确推动科研设施智能化升级，AI与自动化技术的成熟为实验室转型提供了技术支撑。在此背景下，构建以自动化合成工作站为核心的智能无人实验室，成为突破行业痛点的必然选择。

2 方案详细介绍

以自动化合成工作站为核心，联动智能复合移动机器人、反应评价平台等五大系统，形成“操作-流转-检测-管理-决策”的全闭环智能体系，各系统功能及协同机制如下：

（1）核心系统：自动化合成工作站

作为实验执行核心，采用模块化设计，集成全自动加样、控温、搅拌、分离等功能，支持多组分平行合成。配备高精度传感器与视觉识别系统，实现固体试剂毫克级精准加样和液体试剂微升级移液。通过预设程序可自动完成从反应投料到产物初步处理的全流程，兼容有机合成、催化剂制备等多场景，支持多种标准反应模板调用，同时预留定制化程序接口满足特殊实验需求。

（2）流转中枢：智能复合移动机器人

采用激光SLAM导航技术，适配实验室复杂环境。搭载机械臂与智能夹持装置，可完成样品瓶、试剂瓶的自动取放与转运，负载能力满足不同规格容器需求。通过科学实验室操作系统调度，实现合成工作站与反应评价平台间的样品自动传递，转运效率较人工提升4倍。内置试剂识别模块，可通过RFID标签验证试剂信息，防止错拿误用，同时具备障碍物自动规避功能，保障运行安全。

（3）质量关口：反应评价平台

集成高效液相色谱、气相色谱等检测模块，实现产物纯度、组分含量的快速分析，与合成工作站实时联动，实验产物完成合成后可立即被转运至平台进行检测，检测数据自动同步至软件系统。支持多参数并行检测，可同时分析纯度、熔点、分子量等关键指标，并自动生成标准化检测报告，替代人工数据记录与整理工作。

（4）控制核心：科学实验室操作系统软件平台

作为实验室“神经中枢”，采用B/S架构设计，支持电脑、手机等多终端访问。具备三大核心功能：一是设备联动控制，可统一调度合成工作站、机器人等设备，实现实验流程自动化编排与执行；二是数据管理，构建标准化数据库，整合实验方案、操作过程、检测结果等全链条数据，支持数据一键追溯；三是流程可视化，通过3D数字孪生技术还原实验室场景，实时监控设备运行状态与实验进度，异常情况自动弹窗预警。

（5）决策大脑：AI智慧分析决策平台

基于百万级化学实验数据训练的垂类AI模型，实现三大核心能力。在实验设计阶段，可根据目标产物自动推荐最优合成路线，预测反应成功率与关键参数，减少无效实验；在实验执行中，实时分析检测数据与设备参数，动态调整反应条件，如自动优化反应温度、搅拌速率等，提升产物收率；实验结束后，通过数据挖掘识别实验规律，为新实验方案提供科学支撑，形成“预测-执行-分析-优化”的智能闭环。

3代表性及推广价值

代表性成果为榆林中科洁净能源创新研究院“复合氧化物研发平台”项目，该项目打造了以化学合成工作站为核心，结合智能复合移动机器人、反应评价平台、科学实验室操作系统软件平台、AI智慧分析决策平台等各个系统的智慧催化无人实验室，实现了复合氧化物催化剂制备、反应、评价、结果分析、建模预测等全流程无人化。其具有实验过程高精度、高可靠性、高安全性、可重复、可追溯、微型化、并行化、自动化、智能化、集约化的特点，使研发人员提高开发速度，降低开发成本，大幅度提升实验效率，同时快速积累实验全过程数据，构建催化剂筛选与推荐系统，从而提出新的可被验证的假设，加速新一代催化剂的研发过程。人工智能和自动化技术与催化剂制备的深度融合，助力传统化工行业的转型、升级，为榆林市煤化工行业的高质量发展提供有效的智力支持。与此同时，项目所建设的AI催化剂实验室受到了中科院张涛副院长，以及陕西省省委书记、两任省长等领导的现场考察调研，在陕西省级电视媒体进行报道。

本方案极具推广价值：

（1）行业赋能：推动化工、医药等领域实验室从“人力密集型”向“智能驱动型”转型，提升生产效率，降低成本。

（2）政策契合：响应国家“人工智能+科学技术”行动要求，助力科研设施智能化升级，符合地方政府对智能实验室的补贴政策导向，推广阻力小。

（3）生态构建：方案可带动上下游产业协同发展，如推动实验室自动化设备国产化替代，促进AI算法在科研领域的深度应用，形成完整的智能实验室产业生态。