電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）想要在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多自動(dòng)化的功能，成規(guī)模的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用必不可少。從汽車和飛機(jī)制造到制藥行業(yè)，再到物流和金屬加工行業(yè)，新一代的一流工業(yè)機(jī)器人可以勝任更為復(fù)雜的任務(wù)，應(yīng)用數(shù)量不斷增長。

目前，工業(yè)機(jī)器人對(duì)多功能、靈活和智能末端工具的需求很大，這些設(shè)計(jì)需要堅(jiān)固、高速和可靠的連接，同時(shí)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(diǎn)，以便系統(tǒng)做出及時(shí)的控制。另一方面，如何選擇連接來保護(hù)電力和數(shù)據(jù)流以應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)也頗為頭痛。

機(jī)器人連接的小型模塊化風(fēng)向

電源、數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸接口連接等基礎(chǔ)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人可靠連接系統(tǒng)的基礎(chǔ)。我們先看重載連接器HDC。作為工業(yè)連接器中相當(dāng)有分量的一類連接器，重載連接器在工業(yè)自動(dòng)化、設(shè)備制造和工業(yè)系統(tǒng)樓宇以及信息和控制技術(shù)等眾多領(lǐng)域中很常見，用來應(yīng)付環(huán)境最嚴(yán)苛的場景。重載連接器被用以解決工業(yè)機(jī)器人中的電氣和信號(hào)設(shè)備連接，模塊化的重載連接器是現(xiàn)在機(jī)器人應(yīng)用的主流選擇，這種分模塊先設(shè)計(jì)好，然后快速連接到一起的方案遠(yuǎn)比普通的連接方案來得實(shí)用。

借助模塊化系統(tǒng)，重載連接器可將各種電力、信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)組合在一起（RJ45、D-Sub、USB、Quint、光纖），大大節(jié)省連接尺寸。借助模塊化節(jié)省的連接器體積其實(shí)是非常關(guān)鍵的，尤其是在工業(yè)機(jī)器人往協(xié)作機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)今。協(xié)作機(jī)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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)相同的信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸，甚至是達(dá)到超出原有設(shè)計(jì)的更高的傳輸密度。更高的傳輸密度取決于單個(gè)模塊中的信號(hào)端子密度，以TE的重載連接器為例，重載連接器在單個(gè)模塊中提供高密度48 個(gè)引腳的信號(hào)端子，6 個(gè)模塊組成的完整連接器則是288個(gè)信號(hào)端子，比以前的信號(hào)端子多出了三分之一。在機(jī)器臂末端夾具上，高密度的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)大大提升了機(jī)械的電氣性能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確控制。
機(jī)器人傳感系統(tǒng)里常用到的M12連接器，也走小型化模塊化的發(fā)展路線。電源、信號(hào)、數(shù)據(jù)的傳輸，公插針和母插針組合在一個(gè)模塊中，大大減少每個(gè)單元所需的接口數(shù)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(gè)完整的連接器中。

機(jī)器人廠商能夠在連接器上配置上進(jìn)行靈活的選擇，甚至根據(jù)各自需求對(duì)連接器進(jìn)行拓展定制。這種趨勢(shì)下，連接器不僅實(shí)現(xiàn)電源、數(shù)據(jù)和信號(hào)的安全無差錯(cuò)傳輸，還為用戶提供了額外的附加值。

確保機(jī)器電氣性能增強(qiáng)屏蔽保證無干擾傳輸

機(jī)器人整個(gè)系統(tǒng)的連接一方面涉及電力、信號(hào)和通信，另一方面涉及相關(guān)的互連，包括混合類型的互連。小型化的發(fā)展解決了一部分互連系統(tǒng)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(shù)據(jù)對(duì)EMI特別敏感，10Gb/s的工業(yè)以太網(wǎng)就是如此，必須通過連接器的屏蔽來保持系統(tǒng)的電氣性能。

一般來說，最薄弱的環(huán)節(jié)在以太網(wǎng)線纜的末端，也就是連接器上，也就是RJ45連接器和工業(yè)Mini I/O連接器這兩個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)連接器上。工業(yè)機(jī)器人其實(shí)對(duì)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(jìn)行通信，同時(shí)還得降低整個(gè)連接組件的重量使機(jī)器人更容易移動(dòng)。

現(xiàn)在機(jī)器人應(yīng)用上的RJ45連接都會(huì)設(shè)置360°EMC 保護(hù)功能，將屏蔽增強(qiáng)到最高。有些額外經(jīng)過優(yōu)化的RJ45，會(huì)使用三線扼流圈，將PoE和信號(hào)之間干擾降到幾乎沒有，提供更出色的信號(hào)完整性還能防止飽和，減少連接上的傳輸錯(cuò)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(diǎn)的接觸設(shè)計(jì)減少了不必要的間接通信損失。通過信號(hào)路徑設(shè)計(jì)優(yōu)化了EMI和信號(hào)完整性，360°的屏蔽保證了下一代CAT 6A的高速傳輸，確保整個(gè)機(jī)器人電氣系統(tǒng)不受干擾。以便系統(tǒng)在大量的數(shù)據(jù)下做出對(duì)機(jī)器人及時(shí)的控制。

小結(jié)

工業(yè)機(jī)器人的整體連接系統(tǒng)現(xiàn)在看重小型化、可靠性、靈活性。模塊化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)下，連接組件的各種靈活搭配在節(jié)省更多空間的同時(shí)做到了更高的傳輸密度。更多優(yōu)化信號(hào)完整性技術(shù)的應(yīng)用與全屏蔽設(shè)計(jì)保證了海量數(shù)據(jù)的完整傳輸，連接系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)正好順應(yīng)了工業(yè)機(jī)器人升級(jí)的趨勢(shì)。