為什么距離太陽(yáng)100萬(wàn)公里遠(yuǎn)的地方卻比太陽(yáng)表面的溫度還要高？迄今為止，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的天文學(xué)問(wèn)題仍然沒(méi)有確切的答案。而能夠?yàn)槲覀兘忾_這一謎團(tuán)的是兩個(gè)衛(wèi)星，它們從2017年起已進(jìn)入軌道運(yùn)行，其偏差精度可達(dá)到微米級(jí)別。
其中，一顆衛(wèi)星用于擋住太陽(yáng)，這樣另一顆衛(wèi)星就能在不受干擾的情況下觀察熱日冕。為了在衛(wèi)星表面安裝精密的測(cè)量?jī)x器，歐洲航天局（ESA）的工程師們采用一個(gè)六足機(jī)器人。該支架由法國(guó)南法高科技公司SYMETRIE研制，并通過(guò)FAULHABER的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
Symétrie公司的Breva六足機(jī)器人
在日食期間，人們可以通過(guò)肉眼在黑暗的太陽(yáng)周圍看到一個(gè)光環(huán)（日冕）。它幾乎完全由電離等離子體組成，它可也延伸到太空中，最遠(yuǎn)可以達(dá)到三個(gè)太陽(yáng)的半徑，其溫度為幾百萬(wàn)開爾文，非常熱，相比之下，太陽(yáng)表面5778開爾文的溫度似乎顯得很冷。導(dǎo)致這種巨大差異的原因還需要通過(guò)精確的研究才能找到答案。
在地球上，其大部分太陽(yáng)輻射都被表面的大氣層吸收，但在太空中，這一觀測(cè)遇到了技術(shù)瓶頸：必須擋住太陽(yáng)表面，蓋住日冕，以避免照射過(guò)強(qiáng)。然而，以目前的科技水平來(lái)看，日冕靠近太陽(yáng)的部分也會(huì)被隱藏。
帶內(nèi)置編碼器的無(wú)刷直流微電機(jī)
實(shí)現(xiàn)快速、可靠和精確定位
出于這個(gè)原因，歐空局計(jì)劃在2017年StarTiger項(xiàng)目中發(fā)射兩顆衛(wèi)星，并以非常獨(dú)特的隊(duì)形行駛，它們以彼此僅150米的距離繞地球飛行，對(duì)于每秒數(shù)公里的飛行速度，這個(gè)距離類似一根頭發(fā)的寬度，微乎其微。其中，一顆衛(wèi)星的防護(hù)罩會(huì)遮住太陽(yáng)，這使得另一顆衛(wèi)星表面的測(cè)量?jī)x器可在前所未有的程度和范圍內(nèi)觀察日冕輻射。
為了對(duì)兩顆衛(wèi)星及其所載的儀器進(jìn)行最佳調(diào)整，歐空局的工程師們?cè)诜▏?guó)馬賽的天體物理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬了太空飛行的條件。一臺(tái)日冕儀被安裝在SYMETRIE公司制造的Breva六足機(jī)器人上，用于捕獲位于陰影中的衛(wèi)星上的日冕輻射。其每個(gè)支腳內(nèi)都安裝了一個(gè)帶內(nèi)置編碼器的無(wú)刷直流微電機(jī)。這樣，安裝在支腳上的平臺(tái)能通過(guò)伸縮腿，實(shí)現(xiàn)任意方向的自由調(diào)整。
FAULHABER驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，具有出色的動(dòng)態(tài)特性和功率密度，再加上高分辨率編碼器，即使是驅(qū)動(dòng)較大裝置，也能實(shí)現(xiàn)快速、可靠和精確的定位。
Faulhaber直流微電機(jī)
微驅(qū)動(dòng)助力哈勃望遠(yuǎn)鏡“繼任者”實(shí)現(xiàn)無(wú)法想象的超高精度
得益于這種自由運(yùn)動(dòng)的特性，歐空局的工程師可以模擬“飛行器”相互之間的位置。正如SYMETRIE總裁Olivier Lapierre解釋的那樣，六足機(jī)器人具有一系列突出特性，是未來(lái)太空任務(wù)的理想選擇：“它能以最小的公差精確實(shí)現(xiàn)所需的最小運(yùn)動(dòng)，同時(shí)具有非常高的剛性，可以精確維持在指定位置上。”該產(chǎn)品的另一大優(yōu)勢(shì)是具有完善的軟件系統(tǒng)，可確保各組件之間協(xié)調(diào)工作，比如它能指定任意一個(gè)虛擬平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)流暢的運(yùn)動(dòng)。
Breva和Bora兩種型號(hào)的六足機(jī)器人應(yīng)用的儀器儀表、 光學(xué)系統(tǒng)、測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、航空航天、 測(cè)量技術(shù)、 同步加速器。
SYMETRIE六足機(jī)器人的優(yōu)異特性也已用于其他太空項(xiàng)目，例如在2018年取代赫赫有名的哈勃望遠(yuǎn)鏡的James-Webb太空望遠(yuǎn)鏡，以及用于繪制銀河地圖的GAIA項(xiàng)目。在這些項(xiàng)目中，可以使用六足機(jī)器人來(lái)安裝光學(xué)單元。
“比如，六足機(jī)器人能以亞微米的精度將反射鏡固定在所需位置。”Lapierre解釋了其典型的應(yīng)用實(shí)例。和StarTiger項(xiàng)目一樣，六足機(jī)器人能在這些項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)無(wú)法想象的超高精度：韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在理論上是能夠探測(cè)到木星的一顆衛(wèi)星上的一線微小燭光。
用戶評(píng)價(jià)：在緊湊性和質(zhì)量方面是市場(chǎng)上的理想產(chǎn)品
然而，用于GAIA項(xiàng)目的六足機(jī)器人最初并不是為天文學(xué)應(yīng)用而開發(fā)的，其最初目的是為了觀察極小的物體。它最初是用于法國(guó)Grenoble的歐洲同步輻射裝置研究所的合作項(xiàng)目。法國(guó)阿爾卑斯山的同步加速器可將電子加速到幾近光速，然后使其發(fā)生碰撞，并產(chǎn)生世界上最強(qiáng)的X射線。
其功率是醫(yī)用X射線的一萬(wàn)倍，但與人的頭發(fā)一樣細(xì)。人們通過(guò)這些射線對(duì)各種樣本和材料進(jìn)行研究，包括半導(dǎo)體晶格到活細(xì)胞內(nèi)的分子運(yùn)動(dòng)等。“用于ESRF的六足機(jī)器人可將定向反射鏡和樣本移到指定位置，并通過(guò)其出色的穩(wěn)定性精確始終保持原位。”O(jiān)livier Lapierre解釋道。
無(wú)論是用于觀察浩瀚的宇宙，還是分子水平的精細(xì)結(jié)構(gòu)，六足機(jī)器人都必須滿足相同的要求：最大的靈活性、最高的穩(wěn)定性和精度。當(dāng)然，根據(jù)不同的應(yīng)用，可能還有其他要求。歐空局和ESRF的很多操作都是在真空或潔凈室條件下進(jìn)行的，使用的設(shè)備也是如此。很多時(shí)候，操作的空間也非常狹小，這時(shí)就需要使用微型六足機(jī)器人。
針對(duì)狹小的空間，其理想的定位解決方案是更小的BORA型（同為BREVA系列）六足機(jī)器人。其支承面直徑是212毫米，高度僅為145毫米。雖然尺寸非常小，但卻能移動(dòng)重達(dá)10公斤的負(fù)荷，在方向軸和旋轉(zhuǎn)軸上的分辨率分別達(dá)到0.1微米和2微弧度。
標(biāo)準(zhǔn)的更小型Bora六足機(jī)器人
“FAULHABER電機(jī)在我們的六足機(jī)器人中起著關(guān)鍵的作用，” Olivier Lapierre解釋道，“如果綜合考慮緊湊性和質(zhì)量這兩個(gè)方面，那么它是市場(chǎng)上最好的產(chǎn)品。”
