緊湊型設(shè)計(jì)下實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人可靠運(yùn)行的連接系統(tǒng)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）工業(yè)場(chǎng)景的自動(dòng)化設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用數(shù)量一直在不斷增長(zhǎng)。從汽車(chē)制造到物流到金屬加工行業(yè)等各行各業(yè)，新型工業(yè)機(jī)器人可以勝任更為復(fù)雜的任務(wù)，有著極高的自動(dòng)化水準(zhǔn)。

工業(yè)自動(dòng)化率的提高和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展絕對(duì)有著直接的關(guān)系，目前，工業(yè)機(jī)器人需要處理任務(wù)的趨勢(shì)正在往高速處理和精確處理擴(kuò)展，并推動(dòng)了對(duì)多功能、靈活和智能末端工具的需求。機(jī)器人零部件，機(jī)器人芯片自然是機(jī)器人更新?lián)Q代里的主角，但整個(gè)機(jī)器人的連接系統(tǒng)也不可忽視。

保障機(jī)器可靠運(yùn)行的連接系統(tǒng)

想要設(shè)備安全平穩(wěn)地運(yùn)行涉及整個(gè)機(jī)器人連接系統(tǒng)，在當(dāng)下的工廠環(huán)境，連接系統(tǒng)要以盡可能快的速度收集和傳輸來(lái)自機(jī)器人及其制造環(huán)境的大量數(shù)據(jù)點(diǎn)。連接系統(tǒng)不僅需要快速的數(shù)據(jù)傳輸，其保護(hù)性更是實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人本體高可靠性的前提，可以說(shuō)，機(jī)器人的連接系統(tǒng)是保護(hù)電力和數(shù)據(jù)流最堅(jiān)實(shí)的后盾。

機(jī)器人的機(jī)械手臂，是可編程的由多軸組成的智能末端工具，這里面有著很多連接器的應(yīng)用。機(jī)器人控制器，向尺寸更小、靈活性更高和模塊化設(shè)計(jì)發(fā)展的電源、數(shù)據(jù)和信號(hào)互連控制器，也需要關(guān)鍵和可靠的連接以精確控制機(jī)器人。I/O連接器、線對(duì)線連接器、圓形/矩形電機(jī)連接器、重載HDC、RJ45等等常見(jiàn)的連接器都在機(jī)器人連接中發(fā)揮著作用。

從應(yīng)用方向來(lái)說(shuō)，工業(yè)通訊連接是其中占比很大的一類(lèi)連接方向。除了在工廠不同機(jī)器中傳輸數(shù)據(jù)互通信息外，這些信息還需要在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境中共享。選取更簡(jiǎn)單、更快速和更經(jīng)濟(jì)的機(jī)器人通訊協(xié)議是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，這些通訊的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)必須建立在能夠抗高沖擊、抗高振動(dòng)和抗EMI的連接器上。

機(jī)器人和電機(jī)二者密不可分，電機(jī)連接器也是輔助電機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能的幫手。從電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)可以看到，機(jī)器人電機(jī)上現(xiàn)在搭載的功能越來(lái)越多，同時(shí)在體積上都強(qiáng)調(diào)一個(gè)緊湊型設(shè)計(jì)。功能越多，涉及的數(shù)據(jù)量就會(huì)不斷增加，因此以絕對(duì)可靠的傳輸連接來(lái)實(shí)現(xiàn)盡可能最高的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度是至關(guān)重要的。不論是傳統(tǒng)的圓形/矩形電機(jī)連接器還是現(xiàn)在新興的將電源和制動(dòng)器合二為一的伺服電機(jī)連接器，都在耐振動(dòng)和耐沖擊能力上做得很高。

機(jī)器人傳感的無(wú)干擾傳輸

機(jī)器人的行為，需要收集傳感數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人上可以配置各樣的傳感手段，增強(qiáng)機(jī)器人與環(huán)境之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)量顯而易見(jiàn)的增長(zhǎng)，所以連接部件必須滿足在數(shù)據(jù)傳輸效率上的高要求。連接器在數(shù)據(jù)傳輸上的可靠高速幫助機(jī)器人能夠配合越來(lái)越多的傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知。

在傳感器接口選取上，傳統(tǒng)的M12 X編碼和RJ45是較為人熟知的，在很多工業(yè)場(chǎng)景中都有他們的身影。普通的RJ45可能在屏蔽上不是那么完美，但是現(xiàn)在經(jīng)過(guò)優(yōu)化的RJ45，使用三線扼流圈（PoE 和信號(hào)之間沒(méi)有干擾），可以提供出色的信號(hào)完整性，可以防止飽和，大大減少了傳輸錯(cuò)誤。

M12這種經(jīng)典的連接不僅穩(wěn)定、牢固，還可以通過(guò)改變端子材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的傳導(dǎo)率，傳輸模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、低電壓信號(hào)和總線信號(hào)。屏蔽性上的增強(qiáng)，各廠商也都是不遺余力。

小型化模塊化的工業(yè)重載連接

重載連接，極為堅(jiān)固的專(zhuān)為工業(yè)應(yīng)用打造的連接器，被設(shè)計(jì)用來(lái)經(jīng)受最為惡劣工業(yè)環(huán)境的考驗(yàn)。在工業(yè)4.0普及以后，傳統(tǒng)接線端子的一些功能已經(jīng)被重載連接器整合代替掉了，既提高了連接的可靠性，也減少很多不必要的安裝時(shí)間。

現(xiàn)在的緊湊型機(jī)器設(shè)計(jì)，也讓重載連接開(kāi)始盡可能做得更小，盡可能做得更靈活。小型化和模塊化趨勢(shì)二者相互依存，在重載連接器領(lǐng)域發(fā)展得非?？?。模塊化的配置可以將RJ45、USB、光纖等各種電力、信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)組合在單個(gè)連接器中從而大大節(jié)省整個(gè)連接占用的空間。根據(jù)具體應(yīng)用的需求，自由地選擇需要的模塊進(jìn)行組合。

配置完全的重載連接器，其信號(hào)端子可多達(dá)數(shù)百個(gè)引腳，高密度不言而喻。在高自由度組合下，機(jī)器人連接從幾安到幾百安的電流范圍都能輕松應(yīng)對(duì)。

小結(jié)

機(jī)器人連接系統(tǒng)的高傳輸速率，高帶寬這些指標(biāo)其實(shí)并不用太多關(guān)心，重要的是如何在保護(hù)、節(jié)省空間、高密度插拔上實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的連接效果。機(jī)器人在工業(yè)場(chǎng)景穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)期運(yùn)行才是最重要的。