行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

染色体畸变及微核试验是肿瘤早筛、生殖遗传评估、环境毒理检测及药物安全性评价的核心细胞遗传学手段。传统实验室高度依赖人工完成“接种→培养→收获→滴片→染色→分析”六大环节，存在生物安全风险高、操作标准化难、人力成本大、检测通量受限、数据追溯链断裂等痛点。随着《“十四五”医疗装备产业发展规划》与人工智能赋能医疗健康战略的推进，实验室自动化正从“固定机械臂+刚性传送带”向“具身智能（Embodied AI）+柔性调度”演进。具身智能强调AI模型与物理实体的深度耦合，通过多模态感知、环境自适应决策与高精度物理交互，可突破复杂医疗实验场景的无人化瓶颈。本项目旨在研发具备自主移动、视觉引导、多端协同与闭环调度能力的具身智能复合机器人系统，打通细胞遗传学检测全链条，为智慧医疗实验室提供高可靠、国产化、可复制的整体解决方案。

需解决的主要技术难题

1、非结构化医疗实验环境下的精准具身操作与多模态感知融合

实验室场景存在光照波动、玻片反光、试管规格多样、支架形变等干扰。需突破±1mm级视觉定位与±0.05mm级机械臂控制精度的时空协同，解决柔性开盖力控、脆性玻片无损抓取、倾斜培养管平稳转运等具身交互难题。

2、异构实验设备无缝集成与多智能体动态协同调度

移动复合机器人、桌面开盖/转移工作站、培养箱、收获仪、滴片仪、染色仪及扫描系统通信协议各异。需构建统一数据中间件与多机交通流优化算法，实现多路径最短规划、死锁避免、任务优先级插队与异常工况下的动态重分配。

3、高可用闭环监控与具身自适应决策机制

医疗检测对实时性与容错率要求严苛。需实现<5秒级状态刷新、<10秒级报警响应，构建“故障感知-隔离-恢复”自愈链路；引入轻量化具身决策引擎，使系统具备工单自适应编排、环境温湿度联动与流程节点柔性切换能力。

4、生物安全合规与全流程数据可追溯架构

样本跨设备流转需满足GMP/ISO15189规范。需建立基于RBAC权限管理的工单-设备-数据映射模型，实现从接种到分析报告的全链路数字孪生与钻取追溯，保障医疗数据主权与隐私安全。

期望实现的主要技术目标

1、研制自主移动复合机器人（AMCR）

采用差速轮+辅助轮底盘（承重≥500kg），激光SLAM+二维码+惯导融合导航（定位精度≤±10mm，角精度≤±1°），搭载六轴机械臂（负载≥7kg，控制精度≤±0.05mm）与视觉引导模块（定位≤±1mm）；配备自适应末端执行器，兼容血样管/培养管支架、玻片上料架/成品架全流程抓取；内置BMS电池管理与自动充电桩，电量阈值触发自主回充。

2、开发双桌面式机器人工作站

开盖与玻片转移工作站均采用桌面四轴架构（负载≥2kg，重复定位精度≤±0.03mm，臂展≥400mm，防护等级IP20）；配套专用力控开盖机构与玻片防抖转移夹具，实现培养管精准开盖与玻片至扫描架的无损、有序转移。

3、构建多机器人调度与集中监控平台

实现地图自主路径规划（多路径自动择优最短）、实时状态看板（位置/电量/任务/故障动态显示）、交通与充电智能管理；报警处理全闭环追踪（刷新<5秒，响应<10秒）；支持工单自动生成、任务队列可视化调度、温湿度环境联动监测；提供RBAC权限控制与多终端（平板/大屏）自适应展示。

4、打通细胞遗传学检测全流程自动化

实现18项标准操作节点（接种→培养→收获→滴片→染色→分析）的无人化衔接；系统投运后人工介入率降低≥90%，样本流转效率提升≥40%，实验数据可追溯率100%，形成可部署于三甲医院检验科、第三方医学实验室及科研院所的智慧细胞遗传学标准模块。