maxon Story
水下新世界
不萊梅機器人創新中心的工程師們持續不斷地研究水下機器人，希望能帶領我們更瞭解世界上的海洋，未來甚至可能探索其他星球的深水領域。
整個 12 月，不萊梅德國人工智慧研究中心（DFKI）的所有訪客都可以看到一棵聖誕樹醒目地矗立在大型水槽底部，清楚地展現出工程師的熱情所在。浮力使聖誕樹裝飾球向上飄。閃閃發亮的彩色燈串—— 用的是230 V 電壓！在水中用電？您別擔心，研究人員知道自己在做什麼。水下技術正是他們的專業領域。他們利用閒暇時間為聖誕樹裝飾。「這個創新研究所提供了完美的條件，讓我們有更大的動力去嘗試創新的方法。有時候我們很享受待在這裡的時間」，DFKI 機器人創新中心的水下機器人專家兼研究員 Peter Kampmann 說。
Kampmann 帶我們參觀 DFKI 的大型海洋探索館。這裡擁有全歐洲唯一的潛水機器人測試系統：一個深達八公尺、容量 310 萬公升的鹽水池，非常適合用來測試新型水下系統。這些系統的設計靈感源自船隻和管線，目的是探索未知的水域或在深海中進行量測。
長期以來，海洋研究領域一直處於較「低調」的存在，例如深海的大部分區域至今仍無人涉足。深達 3,000 至 6,000 公尺的海底深處對我們而言仍是未知數。甚至對火星表面的了解都比深海的更為精確。然而，隨著現代技術的發展，這一切在未來幾年將會改變。德國人工智慧研究中心 (DFKI) 的機器人創新中心正在與 maxon 的工程師密切合作，開發新型無刷直流馬達水下驅動模組。這組系統能夠承受高壓、體積精簡且具有高能源效率，非常適合用於 ROV（水下無人載具）和 AUV（自主水下載具），對於 Peter Kampmann 和他的同事而言，是一項具有重大價值的發展。「新的元件更輕巧、更強大，為我們開啟了全新的機會。」
北極熊比喻法
水下技術的趨勢正朝向「智慧小巧」的方向發展。工程師們目前正在打造配備感應器和電子元件的水下載具。這些機器必須能夠在數個月沒有人類介入的情況下，自主執行研究工作、收集數據和應對各種突發狀況。在海底的惡劣環境條件下，這並非易事，因為水中不僅能見度差， GPS 或無線網路信號的波長在水中很快會被吸收，使得定位更加困難。此外，元件也會受到海水的侵蝕，甚至在一段時間後發生不鏽鋼的鏽蝕問題。因此，像馬達軸這種易損的元件，必須採用鈦金屬來製造。最後還必須考量深海壓力，在 6,000 公尺深處高達 600 bar。這大概相當於一隻成年的北極熊坐在只有一平方公分的面積上。DFKI 的機器人創新中心可以在壓力艙中模擬這樣的數值。maxon 也在這裡測試自製的水下驅動模組。能處於水下 6,000 公尺深的元件可以應用於全球 95% 的海洋中。
每一克都是關鍵
在參觀 DFKI 的機器人創新中心時，我們剛好看到了幾台水下載具，例如 Micro-AUV。顧名思義，它的體型特別小，研究人員用它來測試新的控制和導航方法。這個載具上的所有元件都經過精心設計，以將剩餘浮力降至最低。在水中，每增加一克的浮力都舉足輕重。一旦系統發生故障，它必須能透過正浮力控制浮出水面，否則將永遠遺失在水中。Micro-AUV 由四顆 maxon DC 直流馬達驅動。它們是非常節能的驅動模組，即使使用的電池很小，仍能確保長時間的使用壽命。
即將展開木星之旅？
DFKI 另一個令人期待的計劃是「木衛二探測器」（Europa Explorer），這是一台水下探測載具，外型細長，看起來像一支雪茄。這個計劃的長期目標是探索木星的衛星「木衛二」（Europa，歐羅巴）。這顆衛星表面覆蓋著一層 3 至 15 公里厚的冰層，冰層之下可能存在一片海洋。DFKI 受德國航太中心（DLR）的委託，正在研究這類任務的可能性。根據目前的計畫，將由這台自主水下載具（ AUV ）透過鑽頭深入地下海洋，然後自行分離、自主收集數據並傳送回地球。
「木衛二探測器」用來探勘木星的衛星「木衛二」。
DFKI 目前的測試系統上配備了 maxon ESCON Module 50/5 驅動器，優異的動態特性和輔助功能使它受到青睞。「這款控制器能夠自主偵測錯誤來源，使我們的工作更加輕鬆」，Peter Kampmann 表示。在參觀了 DFKI 機器人創新中心之後，可以瞭解到：水下應用領域已不再讓人只聯想到堅固耐用的大型元件和臨時性設備。同時，感測技術、自動化和機器人技術都扮演著重要的角色，是一個未來發展的良好開端。
機器人中心
德國人工智慧研究中心（DFKI）是德國領先的人工智慧法創新軟體技術研究機構。共有 800 名員工，分佈於多個據點。位於不萊梅的機器人創新中心約有 130 名員工和 80 位學生，參與 25 到 30 個有關太空或深海機器人技術的專案。
深海專用驅動模組
maxon 正在大膽挑戰深入海洋任務。經過兩年的開發時間，瑞士驅動專家推出自行開發的水下驅動模組。推進器由無刷 DC 直流馬達、搭配減速機和驅動器，再加上外殼和螺旋槳。這個模組專為海水環境設計，能夠承受 6,000 公尺深的壓力（600 bar），並具有耐腐蝕性。
為了確保這些特性，maxon 主要採用了鈦合金和塑膠材質。工程師們與德國人工智慧研究中心（DFKI）合作進行開發工作。這個機構專門研究水下載具。第一款推進器 MT30 將作為標準產品在今年推出。其他尺寸（直徑 20、40 和 70 mm）也在計劃中。
充油、耐壓力
maxon 為客戶提供一套標準的耐壓驅動系統方案，專為水下應用而設計。核心元件是馬達和減速機的組合，包括無刷 DC 直流馬達和行星式減速機。為了防止鏽蝕，驅動模組採用塑膠外殼，並以兩個鈦法蘭密封，可連接至補償器。
油的填充則透過一根管子連接至補償器，水壓會經由薄膜轉移至油液。視水深或水壓而定，薄膜會壓縮一定的體積。驅動模組配備了連接控制電子設備的接頭。這款尺寸精簡的水下驅動模組提供 16 至 42 mm 的直徑供選擇，並可依據客戶需求進行客製化設計。
油封式水下驅動系統，包含無刷直流馬達、行星式減速機及控制器。可耐受深度達 6,000 公尺的壓力。
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maxon motor ag；DFKI