工業機器人連接器的小型模塊化風向

工業機器人連接器的小型模塊化風向

導語：工業機器人的整體連接系統現在看重小型化、可靠性、靈活性。模塊化的設計趨勢下，連接組件的各種靈活搭配在節省更多空間的同時做到了更高的傳輸密度。

　　想要在工廠內實現更多自動化的功能，成規模的工業機器人應用必不可少。從汽車和飛機制造到制藥行業，再到物流和金屬加工行業，新一代的一流工業機器人可以勝任更為復雜的任務，應用數量不斷增長。

　　目前，工業機器人對多功能、靈活和智能末端工具的需求很大，這些設計需要堅固、高速和可靠的連接，同時連接系統要以盡可能快的速度收集和傳輸來自機器人及其制造環境的大量數據點，以便系統做出及時的控制。另一方面，如何選擇連接來保護電力和數據流以應對各種挑戰也頗為頭痛。

　　機器人連接的小型模塊化風向

　　電源、數據和信號傳輸接口連接等基礎技術是實現工業機器人可靠連接系統的基礎。我們先看重載連接器HDC。作為工業連接器中相當有分量的一類連接器，重載連接器在工業自動化、設備制造和工業系統樓宇以及信息和控制技術等眾多領域中很常見，用來應付環境最嚴苛的場景。重載連接器被用以解決工業機器人中的電氣和信號設備連接，模塊化的重載連接器是現在機器人應用的主流選擇，這種分模塊先設計好，然后快速連接到一起的方案遠比普通的連接方案來得實用。

　　借助模塊化系統，重載連接器可將各種電力、信號和數據傳輸技術組合在一起(RJ45、D-Sub、USB、Quint、光纖)，大大節省連接尺寸。借助模塊化節省的連接器體積其實是非常關鍵的，尤其是在工業機器人往協作機器人發展的現今。協作機器人講究靈活性，模塊化的連接器不僅降低了成本，更小的連接組件、更少的接口設計靈活度上也更高。

　　模塊化的前提是保證傳輸密度，在更少的接口和組件上實現相同的信號、數據傳輸，甚至是達到超出原有設計的更高的傳輸密度。更高的傳輸密度取決于單個模塊中的信號端子密度，以TE的重載連接器為例，重載連接器在單個模塊中提供高密度48 個引腳的信號端子，6 個模塊組成的完整連接器則是288個信號端子，比以前的信號端子多出了三分之一。在機器臂末端夾具上，高密度的觸點結構大大提升了機械的電氣性能，實現機器人的精確控制。

　　機器人傳感系統里常用到的M12連接器，也走小型化模塊化的發展路線。電源、信號、數據的傳輸，公插針和母插針組合在一個模塊中，大大減少每個單元所需的接口數量。與以前相比，連接件變得更小、更輕，可以將更多的模塊裝入一個完整的連接器中。

　　機器人廠商能夠在連接器上配置上進行靈活的選擇，甚至根據各自需求對連接器進行拓展定制。這種趨勢下，連接器不僅實現電源、數據和信號的安全無差錯傳輸，還為用戶提供了額外的附加值。

　　確保機器電氣性能增強屏蔽保證無干擾傳輸

　　機器人整個系統的連接一方面涉及電力、信號和通信，另一方面涉及相關的互連，包括混合類型的互連。小型化的發展解決了一部分互連系統的可靠性問題，主要是物理特性上的可靠性。另一面，互連的數據對EMI特別敏感，10Gb/s的工業以太網就是如此，必須通過連接器的屏蔽來保持系統的電氣性能。

　　一般來說，最薄弱的環節在以太網線纜的末端，也就是連接器上，也就是RJ45連接器和工業Mini I/O連接器這兩個工業以太網連接器上。工業機器人其實對這類連接的要求很多，不僅要更簡單、更小的電纜，還要能在更高帶寬下進行通信，同時還得降低整個連接組件的重量使機器人更容易移動。

　　現在機器人應用上的RJ45連接都會設置360°EMC 保護功能，將屏蔽增強到最高。有些額外經過優化的RJ45，會使用三線扼流圈，將PoE和信號之間干擾降到幾乎沒有，提供更出色的信號完整性還能防止飽和，減少連接上的傳輸錯誤。

　　Mini I/O連接器同樣如此，從材料選取上就開始提升物理可靠性，雙接觸點的接觸設計減少了不必要的間接通信損失。通過信號路徑設計優化了EMI和信號完整性，360°的屏蔽保證了下一代CAT 6A的高速傳輸，確保整個機器人電氣系統不受干擾。以便系統在大量的數據下做出對機器人及時的控制。

　　小結

　　工業機器人的整體連接系統現在看重小型化、可靠性、靈活性。模塊化的設計趨勢下，連接組件的各種靈活搭配在節省更多空間的同時做到了更高的傳輸密度。更多優化信號完整性技術的應用與全屏蔽設計保證了海量數據的完整傳輸，連接系統的發展趨勢正好順應了工業機器人升級的趨勢。