ORGANA: A Robotic Assistant for Automated Chemistry Experimentation and Characterization

化学实验通常需要大量资源和人力投入。尽管先进和专用的实验室设备的整合带来了许多好处，但实验的许多方面仍由化学家手动进行，例如在电化学实验中抛光电极。传统的实验室自动化基础设施在灵活适应新的化学实验方面面临挑战。为了解决这个问题，我们提出了一个人性化和灵活的机器人系统ORGANA，用于自动化各种化学实验。它能够通过自然语言与实验室中的化学家进行交互，使用大型语言模型(LLMs)。ORGANA通过提供统计分析的及时报告，让科学家了解情况。此外，它在需要澄清或故障排除时积极与用户互动。ORGANA可以推理用户输入以得出实验目标，并计划长期序列的高级任务和低级机器人操作，同时使用环境的视觉感知反馈。它还支持调度和并行执行，用于需要资源分配和多个机器人和实验站之间协调的实验。我们展示了ORGANA成功进行了各种化学实验，包括溶解度评估、pH值测量、再结晶和电化学实验。对于后者，我们展示了ORGANA坚固地执行了一个长期计划，包括19个并行执行的步骤，以表征喹酮衍生物的电化学性质，这是一类用于可充电流电池的分子。我们的用户研究表明，ORGANA显著提高了用户体验的许多方面，同时减少了他们的物理工作量。有关ORGANA的更多详细信息，请访问https://ac-rad.github.io/organa/。

ORGANA试图解决化学实验自动化中灵活性不足的问题，提供人性化的机器人系统来自动化各种化学实验。

ORGANA使用自然语言处理和视觉感知技术，可以与化学家进行自然对话，并计划和执行高级和低级任务，支持资源分配和多机器人协调。

实验结果表明，ORGANA可以成功执行各种化学实验，包括溶解度评估、pH测量、重结晶和电化学实验。它可以执行长期计划并在多个机器人和实验站之间进行资源分配和协调。用户研究表明，ORGANA显著提高了用户体验并减轻了他们的体力负担。

在此领域的相关研究中，有一些研究使用机器学习和计算机视觉技术来自动化化学实验，例如，使用机器学习来预测反应性和化学性质。还有一些研究关注于开发新的实验设备，例如微流控设备和自动化液体处理系统。