MATTERIX：迈向机器人辅助化学实验室自动化的数字孪生
机器人学
2026-01-21 v1
摘要
加速材料发现对于应对全球挑战至关重要。然而，开发新的实验室工作流程严重依赖于现实世界的实验试验，并且由于需要大量物理的制造与测试迭代，这可能阻碍可扩展性。在此我们提出 MATTERIX，一个多尺度、图形处理器加速的机器人仿真框架，旨在创建化学实验室的高保真数字孪生，从而加速工作流程开发。该多尺度数字孪生模拟机器人物理操作、粉末与液体动力学、设备功能、传热以及基本化学反应动力学。这是通过将逼真的物理仿真与照片级真实感渲染同模块化的图形处理器加速语义引擎相集成来实现的，该引擎对逻辑状态和连续行为进行建模，以在不同抽象层级上模拟化学工作流程。MATTERIX 通过开源资产库与接口简化了数字孪生环境的创建，同时通过分层计划定义和包含基于学习方法的模块化技能库实现了灵活的工作流程设计。我们的方法在机器人化学装置中展示了 sim-to-real 迁移，减少了对昂贵现实世界实验的依赖，并能够在计算机上测试假想的自动化工作流程。项目网站可在 https://accelerationconsortium.github.io/Matterix/ 获取。
引用
@article{arxiv.2601.13232,
title = {MATTERIX: toward a digital twin for robotics-assisted chemistry laboratory automation},
author = {Kourosh Darvish and Arjun Sohal and Abhijoy Mandal and Hatem Fakhruldeen and Nikola Radulov and Zhengxue Zhou and Satheeshkumar Veeramani and Joshua Choi and Sijie Han and Brayden Zhang and Jeeyeoun Chae and Alex Wright and Yijie Wang and Hossein Darvish and Yuchi Zhao and Gary Tom and Han Hao and Miroslav Bogdanovic and Gabriella Pizzuto and Andrew I. Cooper and Alán Aspuru-Guzik and Florian Shkurti and Animesh Garg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.13232},
year = {2026}
}
备注
Darvish, K., Sohal, A., Mandal, A. et al. MATTERIX: toward a digital twin for robotics-assisted chemistry laboratory automation. Nat Comput Sci (2025)