In the process of materials discovery, chemists currently need to perform many laborious, time-consuming, and often dangerous lab experiments. To accelerate this process, we propose a framework for robots to assist chemists by performing lab experiments autonomously. The solution allows a general-purpose robot to perform diverse chemistry experiments and efficiently make use of available lab tools. Our system can load high-level descriptions of chemistry experiments, perceive a dynamic workspace, and autonomously plan the required actions and motions to perform the given chemistry experiments with common tools found in the existing lab environment. Our architecture uses a modified PDDLStream solver for integrated task and constrained motion planning, which generates plans and motions that are guaranteed to be safe by preventing collisions and spillage. We present a modular framework that can scale to many different experiments, actions, and lab tools. In this work, we demonstrate the utility of our framework on three pouring skills and two foundational chemical experiments for materials synthesis: solubility and recrystallization. More experiments and updated evaluations can be found at https://ac-rad.github.io/arc-icra2023.


翻译:在材料发现过程中,化学家目前需要进行许多艰苦、耗时和常常是危险的实验室实验。为了加快这一过程,我们提议一个机器人框架,通过自主进行实验室实验来协助化学家。解决方案允许一个通用机器人进行各种化学实验,并有效地利用现有的实验室工具。我们的系统可以对化学实验进行高层次描述,感知一个动态的工作空间,并自主地规划必要的行动和动议,以在现有实验室环境中发现的共同工具来进行特定的化学实验。我们的建筑使用一个经过修改的PDDLStream解决方案,用于综合任务和限制运动规划,从而产生通过防止碰撞和溢出来保证安全的计划和动作。我们提出了一个模块框架,可以推广到许多不同的实验、行动和实验室工具。在这项工作中,我们展示了我们关于三种技术的架构和两个基础化学实验的效用:溶性与再现和再现性化。更多的实验和最新评价可见https://ac-rad.github.io/arc-icrackal2023。

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