FESTO EXCL龙门套件详解——双Z轴独立控制、开源API与多末端执行器生态助力实验室自动化升级
实验室自动化领域长期面临一个两难困境：高精度多轴龙门系统价格昂贵且工程集成复杂，而低成本方案又无法满足生命科学应用对精度和灵活性的严苛要求。FESTO于2023年SLAS大会上推出的EXCL多轴龙门套件正是为打破这一性价比壁垒而生，为实验室样本处理、液体分配和微孔板操作提供了经济高效的一体化自动化平台。
EXCL龙门套件概述
EXCL是一款预设计的完整多轴龙门套件，专为生命科学和实验室自动化场景优化，旨在降低自动化样本处理和液体分配的工程与装配成本。它以散件套件形式发货，附带唯一的OEM专属物料号，方便设备制造商快速组装和复购。
系统工作范围灵活可配：
- X轴：200-1000 mm
- Y轴：200-700 mm
- Z轴：50/100/150/200 mm可选
最大有效载荷1.5 kg（单Z轴）或2 kg（双Z轴合计），重复精度±0.1 mm，采用步进电机（NEMA 17/NEMA 23）驱动，在满足绝大多数实验室应用需求的同时有效控制成本。
独立双Z轴：一机双能
EXCL最具差异化的设计是其两个独立可横向移动的Z轴。这一配置赋予了单台设备同时执行两种不同操作的能力：一根轴负责样本处理（如抓取、开盖/关盖），另一根轴同步进行液体操作（如移液、试剂分配），从而消除对两台独立设备的投资需求，节省了宝贵的实验台面空间和设备预算。
典型并行操作场景包括：
- Z1轴使用EHMD旋转抓手从管架拾取样本管并旋转开盖
- Z2轴同步使用DHOP智能移液头从已开盖的管中吸取样本并转移至微孔板
丰富的末端执行器生态
EXCL龙门套件与FESTO的多种实验室专用末端执行器无缝集成：
- DHOP闭环移液单元——具备压力监测功能的智能移液头，可实时检测液面、凝块和气泡，确保移液精度和过程可靠性
- EHMD旋转抓手——用于样本管的抓取、旋转和开关盖操作，适配多种管径规格
- VTOE分配头——精确分配试剂和缓冲液，适用于高通量加样操作
- VTOI分配头——专用于ELISA等免疫分析流程中的清洗和分配步骤
开放源码的运动与流体控制API
EXCL系统提供开源的PC端运动控制和流体操作API，用户可以使用G代码等通用编程语言进行系统控制——无需学习专有编程环境或购买昂贵的控制软件授权。这一开放性设计使得设备制造商和实验室集成商能够快速将EXCL集成到自有的上位机软件架构中，大幅降低软件开发成本和时间投入。
典型应用场景
EXCL龙门套件覆盖实验室自动化的核心工作流：
- 从管架中拾取样本容器并通过EHMD旋转抓手进行旋转操作
- 通过DHOP智能移液头进行液体采样并转移至96孔或384孔微孔板
- 通过VTOE分配头精确添加试剂
- 通过VTOI分配头执行ELISA流程中的清洗步骤
- 多步骤实验流程的全自动化调度
为OEM而生：降低集成门槛
EXCL的设计出发点就是服务生命科学OEM厂商：
- 单一物料号管理，简化供应链和重复订购流程
- 散件套件形式发货，快速组装即用
- 开源API降低软件集成复杂度
- 灵活配置适配不同工作区尺寸需求
- 步进电机方案在保证±0.1mm精度的前提下显著降低系统成本
对于需要在预算可控的前提下实现高质量实验室自动化的设备制造商和研究机构，FESTO EXCL龙门套件提供了一条从手动操作迈向自动化的务实升级路径。
