update docs, test examples

fix liquid_handler init bug
2025-12-17 21:11:12 +00:00 · 2025-11-18 13:32:09 +08:00
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+++ b/docs/developer_guide/examples/workstation_architecture.md
@@ -0,0 +1,782 @@
+# 实例：工作站模板架构设计与对接指南
+
+> **文档类型**：架构设计指南与实战案例  
+> **适用场景**：大型工作站接入、子设备管理、物料系统集成  
+> **前置知识**：{doc}`../add_device` | {doc}`../add_registry`
+
+## 0. 问题简介
+
+我们可以从以下几类例子，来理解对接大型工作站需要哪些设计。本文档之后的实战案例也将由这些组成。
+
+### 0.1 自研常量有机工站：最重要的是子设备管理和通信转发
+
+![workstation_organic_yed](../image/workstation_architecture/workstation_organic_yed.png)
+
+![workstation_organic](../image/workstation_architecture/workstation_organic.png)
+
+这类工站由开发者自研，组合所有子设备和实验耗材、希望让他们在工作站这一级协调配合；
+
+1. 工作站包含大量已经注册的子设备，可能各自通信组态很不相同；部分设备可能会拥有同一个通信设备作为出口，如2个泵共用1个串口、所有设备共同接入PLC等。
+2. 任务系统是统一实现的 protocols，protocols 中会将高层指令处理成各子设备配合的工作流 json并管理执行、同时更改物料信息
+3. 物料系统较为简单直接，如常量有机化学仅为工作站内固定的瓶子，初始化时就已固定；随后在任务执行过程中，记录试剂量更改信息
+
+### 0.2 移液工作站：物料系统和工作流模板管理
+
+![workstation_liquid_handler](../image/workstation_architecture/workstation_liquid_handler.png)
+
+1. 绝大多数情况没有子设备，有时候选配恒温震荡等模块时，接口也由工作站提供
+2. 所有任务系统均由工作站本身实现并下发指令，有统一的抽象函数可实现（pick_up_tips, aspirate, dispense, transfer 等）。有时需要将这些指令组合、转化为工作站的脚本语言，再统一下发。因此会形成大量固定的 protocols。
+3. 物料系统为固定的板位系统：台面上有多个可摆放位置，摆放标准孔板。
+
+### 0.3 厂家开发的定制大型工站
+
+![workstation_by_supplier](../image/workstation_architecture/workstation_by_supplier.png)
+
+由厂家开发，具备完善的物料系统、任务系统甚至调度系统；由 PLC 或 OpenAPI TCP 协议统一通信
+
+1. 在监控状态时，希望展现子设备的状态；但子设备仅为逻辑概念，通信由工作站上位机接口提供；部分情况下，子设备状态是被记录在文件中的，需要读取
+2. 工作站有自己的工作流系统甚至调度系统；可以通过脚本/PLC连续读写来配置工作站可用的工作流；
+3. 部分拥有完善的物料入库、出库、过程记录，需要与 Uni-Lab-OS 物料系统对接
+
+## 1. 整体架构图
+
+### 1.1 工作站核心架构
+
+```{mermaid}
+graph TB
+    subgraph "工作站模板组成"
+        WB[WorkstationBase<br/>工作流状态管理]
+        RPN[ROS2WorkstationNode<br/>Protocol执行引擎]
+        WB -.post_init关联.-> RPN
+    end
+    
+    subgraph "物料管理系统"
+        DECK[Deck<br/>PLR本地物料系统]
+        RS[ResourceSynchronizer<br/>外部物料同步器]
+        WB --> DECK
+        WB --> RS
+        RS --> DECK
+    end
+    
+    subgraph "通信与子设备管理"
+        HW[hardware_interface<br/>硬件通信接口]
+        SUBDEV[子设备集合<br/>pumps/grippers/sensors]
+        WB --> HW
+        RPN --> SUBDEV
+        HW -.代理模式.-> RPN
+    end
+    
+    subgraph "工作流任务系统"
+        PROTO[Protocol定义<br/>LiquidHandling/PlateHandling]
+        WORKFLOW[Workflow执行器<br/>步骤管理与编排]
+        RPN --> PROTO
+        RPN --> WORKFLOW
+        WORKFLOW --> SUBDEV
+    end
+```
+
+### 1.2 外部系统对接关系
+
+```{mermaid}
+graph LR
+    subgraph "Uni-Lab-OS工作站"
+        WS[WorkstationBase + ROS2WorkstationNode]
+        DECK2[物料系统<br/>Deck]
+        HW2[通信接口<br/>hardware_interface]
+        HTTP[HTTP服务<br/>WorkstationHTTPService]
+    end
+    
+    subgraph "外部物料系统"
+        BIOYOND[Bioyond物料管理]
+        LIMS[LIMS系统]
+        WAREHOUSE[第三方仓储]
+    end
+    
+    subgraph "外部硬件系统"
+        PLC[PLC设备]
+        SERIAL[串口设备]
+        ROBOT[机械臂/机器人]
+    end
+    
+    subgraph "云端系统"
+        CLOUD[UniLab云端<br/>资源管理]
+        MONITOR[监控与调度]
+    end
+    
+    BIOYOND <-->|RPC双向同步| DECK2
+    LIMS -->|HTTP报送| HTTP
+    WAREHOUSE <-->|API对接| DECK2
+    
+    PLC <-->|Modbus TCP| HW2
+    SERIAL <-->|串口通信| HW2
+    ROBOT <-->|SDK/API| HW2
+    
+    WS -->|ROS消息| CLOUD
+    CLOUD -->|任务下发| WS
+    MONITOR -->|状态查询| WS
+```
+
+### 1.3 具体实现示例
+
+```{mermaid}
+graph TB
+    subgraph "工作站基类"
+        BASE[WorkstationBase<br/>抽象基类]
+    end
+    
+    subgraph "Bioyond集成工作站"
+        BW[BioyondWorkstation]
+        BW_DECK[Deck + Warehouses]
+        BW_SYNC[BioyondResourceSynchronizer]
+        BW_HW[BioyondV1RPC]
+        BW_HTTP[HTTP报送服务]
+        
+        BW --> BW_DECK
+        BW --> BW_SYNC
+        BW --> BW_HW
+        BW --> BW_HTTP
+    end
+    
+    subgraph "纯协议节点"
+        PN[ProtocolNode]
+        PN_SUB[子设备集合]
+        PN_PROTO[Protocol工作流]
+        
+        PN --> PN_SUB
+        PN --> PN_PROTO
+    end
+    
+    subgraph "PLC控制工作站"
+        PW[PLCWorkstation]
+        PW_DECK[Deck物料系统]
+        PW_PLC[Modbus PLC客户端]
+        PW_WF[工作流定义]
+        
+        PW --> PW_DECK
+        PW --> PW_PLC
+        PW --> PW_WF
+    end
+    
+    BASE -.继承.-> BW
+    BASE -.继承.-> PN
+    BASE -.继承.-> PW
+```
+
+## 2. 类关系图
+
+```{mermaid}
+classDiagram
+    class WorkstationBase {
+        <<abstract>>
+        +_ros_node: ROS2WorkstationNode
+        +deck: Deck
+        +plr_resources: Dict[str, PLRResource]
+        +resource_synchronizer: ResourceSynchronizer
+        +hardware_interface: Union[Any, str]
+        +current_workflow_status: WorkflowStatus
+        +supported_workflows: Dict[str, WorkflowInfo]
+    
+        +post_init(ros_node)*
+        +set_hardware_interface(interface)
+        +call_device_method(method, *args, **kwargs)
+        +get_device_status()
+        +is_device_available()
+    
+        +get_deck()
+        +get_all_resources()
+        +find_resource_by_name(name)
+        +find_resources_by_type(type)
+        +sync_with_external_system()
+    
+        +execute_workflow(name, params)
+        +stop_workflow(emergency)
+        +workflow_status
+        +is_busy
+    }
+  
+    class ROS2WorkstationNode {
+        +device_id: str
+        +children: Dict[str, Any]
+        +sub_devices: Dict
+        +protocol_names: List[str]
+        +_action_clients: Dict
+        +_action_servers: Dict
+        +resource_tracker: DeviceNodeResourceTracker
+    
+        +initialize_device(device_id, config)
+        +create_ros_action_server(action_name, mapping)
+        +execute_single_action(device_id, action, kwargs)
+        +update_resource(resources)
+        +transfer_resource_to_another(resources, target, sites)
+        +_setup_hardware_proxy(device, comm_device, read, write)
+    }
+  
+    %% 物料管理相关类
+    class Deck {
+        +name: str
+        +children: List
+        +assign_child_resource()
+    }
+  
+    class ResourceSynchronizer {
+        <<abstract>>
+        +workstation: WorkstationBase
+        +sync_from_external()*
+        +sync_to_external(plr_resource)*
+        +handle_external_change(change_info)*
+    }
+  
+    class BioyondResourceSynchronizer {
+        +bioyond_api_client: BioyondV1RPC
+        +sync_interval: int
+        +last_sync_time: float
+    
+        +initialize()
+        +sync_from_external()
+        +sync_to_external(resource)
+        +handle_external_change(change_info)
+    }
+  
+    %% 硬件接口相关类
+    class HardwareInterface {
+        <<interface>>
+    }
+  
+    class BioyondV1RPC {
+        +base_url: str
+        +api_key: str
+        +stock_material()
+        +add_material()
+        +material_inbound()
+    }
+  
+    %% 服务类
+    class WorkstationHTTPService {
+        +workstation: WorkstationBase
+        +host: str
+        +port: int
+        +server: HTTPServer
+        +running: bool
+    
+        +start()
+        +stop()
+        +_handle_step_finish_report()
+        +_handle_sample_finish_report()
+        +_handle_order_finish_report()
+        +_handle_material_change_report()
+        +_handle_error_handling_report()
+    }
+  
+    %% 具体实现类
+    class BioyondWorkstation {
+        +bioyond_config: Dict
+        +workflow_mappings: Dict
+        +workflow_sequence: List
+    
+        +post_init(ros_node)
+        +transfer_resource_to_another()
+        +resource_tree_add(resources)
+        +append_to_workflow_sequence(name)
+        +get_all_workflows()
+        +get_bioyond_status()
+    }
+  
+    class ProtocolNode {
+        +post_init(ros_node)
+    }
+  
+    %% 核心关系
+    WorkstationBase o-- ROS2WorkstationNode : post_init关联
+    WorkstationBase o-- WorkstationHTTPService : 可选服务
+  
+    %% 物料管理侧
+    WorkstationBase *-- Deck : deck
+    WorkstationBase *-- ResourceSynchronizer : 可选组合
+    ResourceSynchronizer <|-- BioyondResourceSynchronizer
+  
+    %% 硬件接口侧
+    WorkstationBase o-- HardwareInterface : hardware_interface
+    HardwareInterface <|.. BioyondV1RPC : 实现
+    BioyondResourceSynchronizer --> BioyondV1RPC : 使用
+  
+    %% 继承关系
+    BioyondWorkstation --|> WorkstationBase
+    ProtocolNode --|> WorkstationBase
+    ROS2WorkstationNode --|> BaseROS2DeviceNode : 继承
+```
+
+## 3. 工作站启动时序图
+
+```{mermaid}
+sequenceDiagram
+    participant APP as Application
+    participant WS as WorkstationBase
+    participant DECK as PLR Deck
+    participant SYNC as ResourceSynchronizer
+    participant HW as HardwareInterface
+    participant ROS as ROS2WorkstationNode
+    participant HTTP as HTTPService
+  
+    APP->>WS: 创建工作站实例(__init__)
+    WS->>DECK: 初始化PLR Deck
+    DECK->>DECK: 创建Warehouse等子资源
+    DECK-->>WS: Deck创建完成
+  
+    WS->>HW: 创建硬件接口(如BioyondV1RPC)
+    HW->>HW: 建立连接(PLC/RPC/串口等)
+    HW-->>WS: 硬件接口就绪
+  
+    WS->>SYNC: 创建ResourceSynchronizer(可选)
+    SYNC->>HW: 使用hardware_interface
+    SYNC->>SYNC: 初始化同步配置
+    SYNC-->>WS: 同步器创建完成
+  
+    WS->>SYNC: sync_from_external()
+    SYNC->>HW: 查询外部物料系统
+    HW-->>SYNC: 返回物料数据
+    SYNC->>DECK: 转换并添加到Deck
+    SYNC-->>WS: 同步完成
+  
+    Note over WS: __init__完成,等待ROS节点
+  
+    APP->>ROS: 初始化ROS2WorkstationNode
+    ROS->>ROS: 初始化子设备(children)
+    ROS->>ROS: 创建Action客户端
+    ROS->>ROS: 设置硬件接口代理
+    ROS-->>APP: ROS节点就绪
+  
+    APP->>WS: post_init(ros_node)
+    WS->>WS: self._ros_node = ros_node
+    WS->>ROS: update_resource([deck])
+    ROS->>ROS: 上传物料到云端
+    ROS-->>WS: 上传完成
+  
+    WS->>HTTP: 创建WorkstationHTTPService(可选)
+    HTTP->>HTTP: 启动HTTP服务器线程
+    HTTP-->>WS: HTTP服务启动
+  
+    WS-->>APP: 工作站完全就绪
+```
+
+## 4. 工作流执行时序图（Protocol模式）
+
+```{mermaid}
+sequenceDiagram
+    participant CLIENT as 客户端
+    participant ROS as ROS2WorkstationNode
+    participant WS as WorkstationBase
+    participant HW as HardwareInterface
+    participant DECK as PLR Deck
+    participant CLOUD as 云端资源管理
+    participant DEV as 子设备
+  
+    CLIENT->>ROS: 发送Protocol Action请求
+    ROS->>ROS: execute_protocol回调
+    ROS->>ROS: 从Goal提取参数
+    ROS->>ROS: 调用protocol_steps_generator
+    ROS->>ROS: 生成action步骤列表
+  
+    ROS->>WS: 更新workflow_status = RUNNING
+  
+    loop 执行每个步骤
+        alt 调用子设备
+            ROS->>ROS: execute_single_action(device_id, action, params)
+            ROS->>DEV: 发送Action Goal(通过Action Client)
+            DEV->>DEV: 执行设备动作
+            DEV-->>ROS: 返回Result
+        else 调用工作站自身
+            ROS->>WS: call_device_method(method, *args)
+            alt 直接模式
+                WS->>HW: 调用hardware_interface方法
+                HW->>HW: 执行硬件操作
+                HW-->>WS: 返回结果
+            else 代理模式
+                WS->>ROS: 转发到子设备
+                ROS->>DEV: 调用子设备方法
+                DEV-->>ROS: 返回结果
+                ROS-->>WS: 返回结果
+            end
+            WS-->>ROS: 返回结果
+        end
+    
+        ROS->>DECK: 更新本地物料状态
+        DECK->>DECK: 修改PLR资源属性
+    end
+  
+    ROS->>CLOUD: 同步物料到云端(可选)
+    CLOUD-->>ROS: 同步完成
+  
+    ROS->>WS: 更新workflow_status = COMPLETED
+    ROS-->>CLIENT: 返回Protocol Result
+```
+
+## 5. HTTP报送处理时序图
+
+```{mermaid}
+sequenceDiagram
+    participant EXT as 外部工作站/LIMS
+    participant HTTP as HTTPService
+    participant WS as WorkstationBase
+    participant DECK as PLR Deck
+    participant SYNC as ResourceSynchronizer
+    participant CLOUD as 云端
+  
+    EXT->>HTTP: POST /report/step_finish
+    HTTP->>HTTP: 解析请求数据
+    HTTP->>HTTP: 验证LIMS协议字段
+    HTTP->>WS: process_step_finish_report(request)
+  
+    WS->>WS: 增加接收计数(_reports_received_count++)
+    WS->>WS: 记录步骤完成事件
+    WS->>DECK: 更新相关物料状态(可选)
+    DECK->>DECK: 修改PLR资源状态
+  
+    WS->>WS: 保存报送记录到内存
+  
+    WS-->>HTTP: 返回处理结果
+    HTTP->>HTTP: 构造HTTP响应
+    HTTP-->>EXT: 200 OK + acknowledgment_id
+  
+    Note over EXT,CLOUD: 类似处理sample_finish, order_finish等报送
+  
+    alt 物料变更报送
+        EXT->>HTTP: POST /report/material_change
+        HTTP->>WS: process_material_change_report(data)
+        WS->>DECK: 查找或创建物料
+        WS->>SYNC: sync_to_external(resource)
+        SYNC->>SYNC: 同步到外部系统(如Bioyond)
+        SYNC-->>WS: 同步完成
+        WS->>CLOUD: update_resource(通过ROS节点)
+        CLOUD-->>WS: 上传完成
+        WS-->>HTTP: 返回结果
+        HTTP-->>EXT: 200 OK
+    end
+```
+
+## 6. 错误处理时序图
+
+```{mermaid}
+sequenceDiagram
+    participant DEV as 子设备/外部系统
+    participant ROS as ROS2WorkstationNode
+    participant WS as WorkstationBase
+    participant HW as HardwareInterface
+    participant HTTP as HTTPService
+    participant LOG as 日志系统
+  
+    alt 设备错误(ROS Action失败)
+        DEV->>ROS: Action返回失败结果
+        ROS->>ROS: 记录错误信息
+        ROS->>WS: 更新workflow_status = ERROR
+        ROS->>LOG: 记录错误日志
+    else 外部系统错误报送
+        DEV->>HTTP: POST /report/error_handling
+        HTTP->>WS: handle_external_error(error_data)
+        WS->>WS: 记录错误历史
+        WS->>LOG: 记录错误日志
+    end
+  
+    alt 关键错误需要停止
+        WS->>ROS: stop_workflow(emergency=True)
+        ROS->>ROS: 取消所有进行中的Action
+        ROS->>HW: 调用emergency_stop()(如果支持)
+        HW->>HW: 执行紧急停止
+        WS->>WS: 更新workflow_status = ERROR
+    else 可恢复错误
+        WS->>WS: 标记步骤失败
+        WS->>ROS: 触发重试逻辑(可选)
+        ROS->>DEV: 重新发送Action
+    end
+  
+    WS-->>HTTP: 返回错误处理结果
+    HTTP-->>DEV: 200 OK + 处理状态
+```
+
+## 7. 典型工作站实现示例
+
+### 7.1 Bioyond集成工作站实现
+
+```python
+class BioyondWorkstation(WorkstationBase):
+    def __init__(self, bioyond_config: Dict, deck: Deck, *args, **kwargs):
+        # 初始化deck
+        super().__init__(deck=deck, *args, **kwargs)
+      
+        # 设置硬件接口为Bioyond RPC客户端
+        self.hardware_interface = BioyondV1RPC(bioyond_config)
+      
+        # 创建资源同步器
+        self.resource_synchronizer = BioyondResourceSynchronizer(self)
+      
+        # 从Bioyond同步物料到本地deck
+        self.resource_synchronizer.sync_from_external()
+      
+        # 配置工作流
+        self.workflow_mappings = bioyond_config.get("workflow_mappings", {})
+  
+    def post_init(self, ros_node: ROS2WorkstationNode):
+        """ROS节点就绪后的初始化"""
+        self._ros_node = ros_node
+      
+        # 上传deck(包括所有物料)到云端
+        ROS2DeviceNode.run_async_func(
+            self._ros_node.update_resource, 
+            True, 
+            resources=[self.deck]
+        )
+  
+    def resource_tree_add(self, resources: List[ResourcePLR]):
+        """添加物料并同步到Bioyond"""
+        for resource in resources:
+            self.deck.assign_child_resource(resource, location)
+            self.resource_synchronizer.sync_to_external(resource)
+```
+
+### 7.2 纯协议节点实现
+
+```python
+class ProtocolNode(WorkstationBase):
+    """纯协议节点,不需要物料管理和外部通信"""
+  
+    def __init__(self, deck: Optional[Deck] = None, *args, **kwargs):
+        super().__init__(deck=deck, *args, **kwargs)
+        # 不设置hardware_interface和resource_synchronizer
+        # 所有功能通过子设备协同完成
+  
+    def post_init(self, ros_node: ROS2WorkstationNode):
+        self._ros_node = ros_node
+        # 不需要上传物料或其他初始化
+```
+
+### 7.3 PLC直接控制工作站
+
+```python
+class PLCWorkstation(WorkstationBase):
+    def __init__(self, plc_config: Dict, deck: Deck, *args, **kwargs):
+        super().__init__(deck=deck, *args, **kwargs)
+      
+        # 设置硬件接口为Modbus客户端
+        from pymodbus.client import ModbusTcpClient
+        self.hardware_interface = ModbusTcpClient(
+            host=plc_config["host"],
+            port=plc_config["port"]
+        )
+        self.hardware_interface.connect()
+      
+        # 定义支持的工作流
+        self.supported_workflows = {
+            "battery_assembly": WorkflowInfo(
+                name="电池组装",
+                description="自动化电池组装流程",
+                estimated_duration=300.0,
+                required_materials=["battery_cell", "connector"],
+                output_product="battery_pack",
+                parameters_schema={"quantity": int, "model": str}
+            )
+        }
+  
+    def execute_workflow(self, workflow_name: str, parameters: Dict):
+        """通过PLC执行工作流"""
+        workflow_id = self._get_workflow_id(workflow_name)
+      
+        # 写入PLC寄存器启动工作流
+        self.hardware_interface.write_register(100, workflow_id)
+        self.hardware_interface.write_register(101, parameters["quantity"])
+      
+        self.current_workflow_status = WorkflowStatus.RUNNING
+        return True
+```
+
+## 8. 核心接口说明
+
+### 8.1 WorkstationBase核心属性
+
+| 属性                        | 类型                    | 说明                          |
+| --------------------------- | ----------------------- | ----------------------------- |
+| `_ros_node`               | ROS2WorkstationNode     | ROS节点引用，由post_init设置  |
+| `deck`                    | Deck                    | PyLabRobot Deck，本地物料系统 |
+| `plr_resources`           | Dict[str, PLRResource]  | 物料资源映射                  |
+| `resource_synchronizer`   | ResourceSynchronizer    | 外部物料同步器(可选)          |
+| `hardware_interface`      | Union[Any, str]         | 硬件接口或代理字符串          |
+| `current_workflow_status` | WorkflowStatus          | 当前工作流状态                |
+| `supported_workflows`     | Dict[str, WorkflowInfo] | 支持的工作流定义              |
+
+### 8.2 必须实现的方法
+
+- `post_init(ros_node)`: ROS节点就绪后的初始化，必须实现
+
+### 8.3 硬件接口相关方法
+
+- `set_hardware_interface(interface)`: 设置硬件接口
+- `call_device_method(method, *args, **kwargs)`: 统一设备方法调用
+  - 支持直接模式: 直接调用hardware_interface的方法
+  - 支持代理模式: hardware_interface="proxy:device_id"通过ROS转发
+- `get_device_status()`: 获取设备状态
+- `is_device_available()`: 检查设备可用性
+
+### 8.4 物料管理方法
+
+- `get_deck()`: 获取PLR Deck
+- `get_all_resources()`: 获取所有物料
+- `find_resource_by_name(name)`: 按名称查找物料
+- `find_resources_by_type(type)`: 按类型查找物料
+- `sync_with_external_system()`: 触发外部同步
+
+### 8.5 工作流控制方法
+
+- `execute_workflow(name, params)`: 执行工作流
+- `stop_workflow(emergency)`: 停止工作流
+- `workflow_status`: 获取工作流状态(属性)
+- `is_busy`: 检查是否忙碌(属性)
+- `workflow_runtime`: 获取运行时间(属性)
+
+### 8.6 可选的HTTP报送处理方法
+
+- `process_step_finish_report()`: 步骤完成处理
+- `process_sample_finish_report()`: 样本完成处理
+- `process_order_finish_report()`: 订单完成处理
+- `process_material_change_report()`: 物料变更处理
+- `handle_external_error()`: 错误处理
+
+### 8.7 ROS2WorkstationNode核心方法
+
+- `initialize_device(device_id, config)`: 初始化子设备
+- `create_ros_action_server(action_name, mapping)`: 创建Action服务器
+- `execute_single_action(device_id, action, kwargs)`: 执行单个动作
+- `update_resource(resources)`: 同步物料到云端
+- `transfer_resource_to_another(...)`: 跨设备物料转移
+
+## 9. 配置参数说明
+
+### 9.1 工作站初始化配置
+
+```python
+# 示例1: Bioyond集成工作站
+bioyond_config = {
+    "base_url": "http://192.168.1.100:8080",
+    "api_key": "your_api_key",
+    "sync_interval": 600,  # 同步间隔(秒)
+    "workflow_mappings": {
+        "样品制备": "workflow_uuid_1",
+        "质检流程": "workflow_uuid_2"
+    },
+    "material_type_mappings": {
+        "plate": "板",
+        "tube": "试管"
+    },
+    "warehouse_mapping": {
+        "冷藏区": {
+            "uuid": "warehouse_uuid_1",
+            "locations": {...}
+        }
+    }
+}
+
+# 创建Deck
+from pylabrobot.resources import Deck
+deck = Deck(name="main_deck", size_x=1000, size_y=800, size_z=200)
+
+workstation = BioyondWorkstation(
+    bioyond_config=bioyond_config,
+    deck=deck
+)
+```
+
+### 9.2 子设备配置(children)
+
+```python
+# 在devices.json中配置
+{
+    "bioyond_workstation": {
+        "type": "protocol",  # 表示这是工作站节点
+        "protocol_type": ["LiquidHandling", "PlateHandling"],
+        "children": {
+            "pump_1": {
+                "type": "device",
+                "driver": "TricontInnovaDriver",
+                "communication": "serial_1",
+                "config": {...}
+            },
+            "gripper_1": {
+                "type": "device", 
+                "driver": "RobotiqGripperDriver",
+                "communication": "io_modbus_1",
+                "config": {...}
+            },
+            "serial_1": {
+                "type": "communication",
+                "protocol": "serial",
+                "port": "/dev/ttyUSB0",
+                "baudrate": 9600
+            },
+            "io_modbus_1": {
+                "type": "communication",
+                "protocol": "modbus_tcp",
+                "host": "192.168.1.101",
+                "port": 502
+            }
+        }
+    }
+}
+```
+
+### 9.3 HTTP服务配置
+
+```python
+from unilabos.devices.workstation.workstation_http_service import WorkstationHTTPService
+
+# 创建HTTP服务(可选)
+http_service = WorkstationHTTPService(
+    workstation_instance=workstation,
+    host="0.0.0.0",  # 监听所有网卡
+    port=8081
+)
+http_service.start()
+```
+
+## 10. 架构设计特点总结
+
+这个简化后的架构设计具有以下特点：
+
+### 10.1 清晰的职责分离
+
+- **WorkstationBase**: 负责物料管理(deck)、硬件接口(hardware_interface)、工作流状态管理
+- **ROS2WorkstationNode**: 负责子设备管理、Protocol执行、云端物料同步
+- **ResourceSynchronizer**: 可选的外部物料系统同步(如Bioyond)
+- **WorkstationHTTPService**: 可选的HTTP报送接收服务
+
+### 10.2 灵活的硬件接口模式
+
+1. **直接模式**: hardware_interface是具体对象(如BioyondV1RPC、ModbusClient)
+2. **代理模式**: hardware_interface="proxy:device_id"，通过ROS节点转发到子设备
+3. **混合模式**: 工作站有自己的接口，同时管理多个子设备
+
+### 10.3 统一的物料系统
+
+- 基于PyLabRobot Deck的标准化物料表示
+- 通过ResourceSynchronizer实现与外部系统(如Bioyond、LIMS)的双向同步
+- 通过ROS2WorkstationNode实现与云端的物料状态同步
+
+### 10.4 Protocol驱动的工作流
+
+- ROS2WorkstationNode负责Protocol的执行和步骤管理
+- 支持子设备协同(通过Action Client调用)
+- 支持工作站直接控制(通过hardware_interface)
+
+### 10.5 可选的HTTP报送服务
+
+- 基于LIMS协议规范的统一报送接口
+- 支持步骤完成、样本完成、任务完成、物料变更等多种报送类型
+- 与工作站解耦，可独立启停
+
+### 10.6 简化的初始化流程
+
+```
+1. __init__: 创建deck、设置hardware_interface、创建resource_synchronizer
+2. 从外部系统同步物料(如果有)
+3. ROS节点初始化子设备
+4. post_init: 关联ROS节点、上传物料到云端
+5. (可选)启动HTTP服务
+```
+
+这种设计既保持了灵活性，又避免了过度抽象，更适合实际的工作站对接场景。