欧洲核子研究中心的 LESS 机器人创新技术
激光工程表面结构机器人技术
在本文中：
- LESS机器人在欧洲核子研究中心实现原位表面处理：由Waygate Technologies开发的LESS机器人在大型强子对撞机（LHC）光束屏内进行激光工程表面结构（LESS）处理，以消除降低质子束性能的电子云。
- 用于密闭空间的精密机器人技术： 利用气动驱动的英制蜗杆运动和精密控制的旋转处理头，机器人可在极窄的通道（15 厘米的缝隙）和较长的光束屏幕（长达 15 米）内进行操作
- 高精度激光雕刻 ： 该系统以 10 微米的精度在金属表面雕刻出微小的螺旋图案，形成的纹理可捕获电子并防止大型强子对撞机真空室内形成云雾
- 与欧洲核子研究中心和学术界的合作创新： 该项目是欧洲核子研究中心、邓迪大学和科技设施委员会（STFC）的共同努力成果，展示了跨学科工程的力量
- 粒子加速器维护领域的突破： LESS 机器人代表了高能物理机器人维护领域的一大进步，可对世界上最复杂的科学仪器之一进行非侵入式、高精度的表面改造
LESS
大型强子对撞机（LHC）是世界上最大、最强大的粒子加速器。 它于 2008 年 9 月 10 日首次启动，目前仍是欧洲核子研究中心加速器综合体的最新成员。 大型强子对撞机由一个 27 公里长的超导磁体环组成，沿途有许多加速结构来提高粒子的能量。
这项技术由邓迪大学（University of Dundee）和科技设施委员会（STFC）的研究人员联合开发，被称为 "激光工程表面结构"（LESS），它可以帮助清除所谓的 "电子云"，从而扩大大型强子对撞机的实验范围。"电子云 "是一种负粒子云，会降低在加速器中循环的主质子束的性能。
这种原位表面处理必须在相对较长（最长 15 米）和较窄的管道中进行，这意味着激光必须在非常有限的空间内长距离传输。 在对大型强子对撞机磁体进行原位处理时，进入光束屏的通道仅限于一个 15 厘米长的入口槽，该入口槽是通过拆卸称为插件模块的可移动互连单元的一部分而形成的。 此外，所选择的凹槽模式要求处理头的移动具有很高的精度（10 微米）。 所有这些要求都导致了复杂的硬件和软件开发，即带有光束传输系统的光纤、携带光纤并在光束屏内进行治疗的机器人以及管理整个过程的控制系统。
经 LESS 处理表面的横截面
经 LESS 处理表面的俯视图。
观看实际操作
项目目标
LESS 处理机器人是由 Waygate Technologies Robotics 公司设计和制造的一种新型解决方案，用于对大型强子对撞机的光束屏进行就地处理。 机器人的纵向尺寸受到互连入口槽和梁筛横截面形状的限制。 机器人通过气动驱动的夹紧系统，利用英制蠕虫运动原理沿梁筛移动。 机器人沿梁筛的运动与处理头的运动是分开的，处理头的运动是由一个带有精密驱动螺杆的电机来完成的。
在 LESS 结构化过程中，机器人始终固定在梁筛上，只有旋转的处理头在梁筛上纵向移动，雕刻螺旋图案。
测试表明，可以对大型强子对撞机真空室中的金属表面进行重塑，使其在显微镜下的设计类似于音乐工作室中的声衬垫。 这种表面可以捕获电子，保持真空室中没有云雾。 邓迪大学表示，在大型强子对撞机的喷射器--超级质子同步加速器上进行的初步测试表明，由于电子云已被完全消除，LESS 方法在控制电子产量方面非常有效。
