今天,火星2020任务的成功发射不仅标志着人类寻找地外生命的最新努力的开始,也代表着机器人技术的进步。毅力漫游者将使用机器人手臂收集和处理土壤样本。它和一架无人机推出了精密马达、传感器和其他部件的技术规格。
在过去的三十年里,马克森汽车公司为送往火星的机器人提供了100多个驱动器。这家瑞士公司表示,它的有刷和无刷直流电机也被用于高要求的机器人应用外科的设备,,类人机器人以及工业自动化。
坚持不懈需要精确的机器人采样
的火星2020任务包括毅力漫游者,美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)批准的第五个机器人漫游者(美国国家航空航天局)他已被送往火星。由核电池驱动的火星车大小约为一辆汽车,设计用于采集多个土壤样本,将其密封在容器中,并将其沉积在火星表面,以便未来的任务能够将其返回地球。火星2020任务计划寻找前世生命的迹象,并为人类对火星的潜在探索收集数据。
美国宇航局喷气推进实验室(喷气推进实验室)要求maxon为月球车生产10个驱动器。几个maxon电机将用于处理内部实验室中的样本,称为样本缓存子系统。例如,maxon直流电机安装在机械臂中,将样品从一个站移动到另一个站。Maxon电机还将用于密封和存放样品容器。
麦克森太空实验室负责人罗宾·菲利普斯(Robin Phillips)说:“手臂和末端执行器都有我们提供的电机。”麦克森太空实验室在瑞士和德国都有工作人员这一部门对这项耗资20亿美元的任务的成功至关重要。”
编者按:有关我们与maxon太空实验室的Robin Phillips的更多对话,请收听最新一集属于机器人报告播客.
与以前的火星任务一样,这些驱动器基于maxon目录中的标准产品,并进行了修改。NASA首次使用maxon的无刷直流电机,包括九个EC32平面和一个EC20平面以及一个GP 22 UP行星齿轮头。

改良的EC 32平板驱动器,其中9个在“毅力”漫游者。来源:maxon
菲利普斯告诉记者:“大约10年前,当我们第一次开始开发马克森的现代太空发动机时……我们发现,马克森的许多医疗应用,必须是可高压灭菌或可消毒的,对于太空应用来说是一个非常好的开端。”机器人的报告.
与加州帕萨迪纳喷气推进实验室的专家们密切合作,马克森的工程师们在数年的时间里开发了驱动器,并对工程模型进行了彻底的测试。“然后我们建立了一个资格认证部门,在那里我们正式跟踪我们是如何建立它的,以及它涉及的所有东西,”菲利普斯说。
空间任务对驱动系统提出了最高的要求。这包括阿特拉斯5号火箭期间的振动发射,旅途中的真空,对着陆的影响,以及火星表面的恶劣条件,那里的温度在-125到+20摄氏度之间波动,灰尘会影响外部组件。
改进的控制器、材料和形状使无刷电机成为可能,Phillips说。他说,例如,非反应性钛被证明在太空应用和医疗植入方面都很有用。
菲利普斯说:“那么,对于你的飞行模型,你所需要做的就是确保你的建造方式与你建造鉴定单元的方式完全相同,这说起来比实际做起来容易。”。
采用maxon直流电机控制的独创性
“毅力”号预计将于2021年2月18日登陆火星,但它并不孤单。一架名为“聪明”的无人驾驶直升机将安装在探测车的底部。它重1.8公斤(3.96磅),由太阳能驱动,可以进行几次短途飞行,还可以拍摄航拍照片。这次实验的主要目的是测试未来无人机的概念。
maxon提供了用于手臂部署无人机的电机,以及六个直径为10 mm(0.39 in.)的刷式DCX电机,用于控制旋翼叶片的倾斜和飞行方向。这些驱动器非常轻便、动态,而且高效节能。这些特性是至关重要的,因为火星直升机上的每一克都很重要。
菲利普斯指出,在火星上飞行并不容易。大气层非常稀薄,大致相当于地球上海拔30公里(18.64英里)的情况。无人机直升机已经在喷气推进实验室的模拟测试环境中飞行。它是否会在火星上发射还有待观察。首先,其他障碍,如火箭发射,必须成功。
菲利普斯说:“和我们一起工作的许多人花了数年时间研究漫游者本身,但每个人都充分意识到,如果直升机工作正常,它将完全占据头条。”“你应该把直升机看作是现代版的旅居者漫游者——它只是一个工程测试。这将使你在未来的任务中更加雄心勃勃,开始安装更多的科学仪器(除了)相机。”
maxon首席执行官Eugen Elmiger说:“我们希望一切进展顺利,我们很快就能看到我们的驱动器在火星上运行。”我们都在祈求好运。”
Phillips说:“我们从这个令人兴奋的项目中学到了很多。“我们现在在空间应用方面拥有非常广泛的专业知识,并建立了满足行业期望的质量保证流程。来自其他行业的客户,如医疗行业,这些行业的要求往往相似,也可以从这种技术中受益。”
为什么他们决定使用无刷直流电机而不是伺服电机在“毅力”漫游者?
刷在有刷直流电机磨损超时,但无刷直流电机没有这样的问题,他们也稍微更有效率的刷电机。