Tri-Sphere 机器人依托倍福 CX2033 嵌入式控制器、实时 EtherCAT 通信技术以及 TwinCAT NC PTP 运动控制软件实现精准运动控制
Square One 公司获得专利的 Tri-Sphere 机器人是一款尖端并联机器人，其设计专门满足高能物理研究的严苛要求。与旋转关节工业机器人类似，Tri-Sphere 具备六自由度运动能力。然而与传统机器人不同的是，该机器人不仅提供超大负载能力、超高精度以及可无缝嵌入紧凑空间的精简结构，还全面符合物理学界广泛采用的 EPICS 标准（实验物理与工业控制系统）。该标准为科研人员和技术专家提供了标准化控制系统架构与软件工具包，用于对接并控制高端设备，从而有效提升过程跟踪性能，优化实验过程中采集的元数据分析。
SLAC 国家加速器实验室部署 Tri-Sphere 机器人系统，是其对全球最强 X 射线自由电子激光器 — 直线加速器相干光源（LCLS）进行重大升级的关键环节。近期完成的 LCLS-II 项目将原有系统的脉冲发射能力从每秒 120 次提升至每秒 100 万次；而未来实施的 LCLS-II-HE 升级计划还将进一步提升 X 射线能量级别。简而言之，这些突破性进展为前沿科研项目开启了全新维度 — 包括新一代太阳能技术、超导体研发、先进药物探索等曾被视为不可能实现的科学研究领域。
突破物理研究的极限
这款机器人的独特设计在应对复杂实验装置的快速轮替（拆卸与更换）及适应 LCLS 等设施典型严苛环境方面具备多重优势。其紧凑结构使其能轻松嵌入科研设施的核心装置 — 辐射防护舱，或安装在 X 射线束穿透实验样本的研究设备中。机器人配备的高精度定位系统可确保将科研设备精准移动至细至 100 纳米的光束聚焦区域。
Tri-Sphere 机器人不仅定位精准，更具备卓越承重能力，在实现尖端实验所需精度的同时，能快速移动并重新定位重型部件。“该机器人专为重物负载设计，承重能力高达 12,000 磅（约 5440 公斤）。在SLAC 这类国家实验室中对重型部件进行精确定位时，这一特性至关重要。”Square One Systems Design 公司工程总监 Bob Viola 解释道。“其性能表现远胜于那些更适用于工业场景的传统机器人。”
像 SLAC 这样的国家实验室实属无价的国家战略资源，每分每秒的光束时间都弥足珍贵。能在确保精度与可靠性的前提下实现快速轮替，这堪称革命性突破。”
—— Bob Viola
通过 Tri-Sphere 升级项目，倍福自动化与控制技术已集成至多个实验舱中，使 SLAC 能够在最小停机时间内开展高精度实验。工作人员可通过 Tri-Sphere 直观的前端软件设定新的光束中心、输入配置参数，并调整高度与旋转设置。
SLAC 的机器人系统搭载气垫搬运设备，实现不同实验舱之间的快速进出。Tri-Sphere 还能精准处理精密样品，这亦是其关键优势之一。“该机器人配备真空传输系统，可安全处理各类容器 — 包括具有柔触感表面的精密制品，确保无一受损。”Bob Viola 指出。“这对使用高灵敏度样本材料的实验至关重要。”