本文來自微信公眾號“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/李寧遠(yuǎn)。
工業(yè)場景的自動化設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用數(shù)量一直在不斷增長。從汽車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)，有著極高的自動化水準(zhǔn)。
工業(yè)自動化率的提高和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展絕對有著直接的關(guān)系，目前，工業(yè)機(jī)器人需要處理任務(wù)的趨勢正在往高速處理和精確處理擴(kuò)展，并推動了對多功能、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，但整個機(jī)器人的連接系統(tǒng)也不可忽視。
保障機(jī)器可靠運行的連接系統(tǒng)
想要設(shè)備安全平穩(wěn)地運行涉及整個機(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自機(jī)器人及其制造環(huán)境的大量數(shù)據(jù)點。連接系統(tǒng)不僅需要快速的數(shù)據(jù)傳輸，其保護(hù)性更是實現(xiàn)整個機(jī)器人本體高可靠性的前提，可以說，機(jī)器人的連接系統(tǒng)是保護(hù)電力和數(shù)據(jù)流最堅實的后盾。
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)計發(fā)展的電源、數(shù)據(jù)和信號互連控制器，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、線對線連接器、圓形/矩形電機(jī)連接器、重載HDC、RJ45等等常見的連接器都在機(jī)器人連接中發(fā)揮著作用。
從應(yīng)用方向來說，工業(yè)通訊連接是其中占比很大的一類連接方向。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生產(chǎn)環(huán)境中共享。選取更簡單、更快速和更經(jīng)濟(jì)的機(jī)器人通訊協(xié)議是其中一個環(huán)節(jié)，這些通訊的穩(wěn)定實現(xiàn)必須建立在能夠抗高沖擊、抗高振動和抗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)實現(xiàn)高性能的幫手。從電機(jī)的發(fā)展趨勢可以看到，機(jī)器人電機(jī)上現(xiàn)在搭載的功能越來越多，同時在體積上都強(qiáng)調(diào)一個緊湊型設(shè)計。功能越多，涉及的數(shù)據(jù)量就會不斷增加，因此以絕對可靠的傳輸連接來實現(xiàn)盡可能最高的電機(jī)運轉(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器合二為一的伺服電機(jī)連接器，都在耐振動和耐沖擊能力上做得很高。
機(jī)器人傳感的無干擾傳輸
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)量顯而易見的增長，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)器人能夠配合越來越多的傳感器對環(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)過優(yōu)化的RJ45，使用三線扼流圈（PoE和信號之間沒有干擾），可以提供出色的信號完整性，可以防止飽和，大大減少了傳輸錯誤。
M12這種經(jīng)典的連接不僅穩(wěn)定、牢固，還可以通過改變端子材料，來實現(xiàn)更高的傳導(dǎo)率，傳輸模擬信號、數(shù)字信號、低電壓信號和總線信號。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，極為堅固的專為工業(yè)應(yīng)用打造的連接器，被設(shè)計用來經(jīng)受最為惡劣工業(yè)環(huán)境的考驗。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間。
現(xiàn)在的緊湊型機(jī)器設(shè)計，也讓重載連接開始盡可能做得更小，盡可能做得更靈活。小型化和模塊化趨勢二者相互依存，在重載連接器領(lǐng)域發(fā)展得非?？臁ＤK化的配置可以將RJ45、USB、光纖等各種電力、信號和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)組合在單個連接器中從而大大節(jié)省整個連接占用的空間。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，其信號端子可多達(dá)數(shù)百個引腳，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。
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、高密度插拔上實現(xiàn)更穩(wěn)定的連接效果。機(jī)器人在工業(yè)場景穩(wěn)定可靠的長期運行才是最重要的。
