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紧凑型设计下实现工业机器人可靠运行的连接系统
发布日期：2023-06-08 来源：电子发烧友
作者：网络
工业场景的自动化设备，工业机器人的应用数量一直在不断增长。从汽车制造到物流到金属加工行业等各行各业，新型工业机器人可以胜任更为复杂的任务，有着极高的自动化水准。工业自动化率的提高和机器人技术的发展绝对有着直接的关系，目前，工业机器人需要处理任务的趋势正在往高速处理和精确处理扩展，并推动了对多功能、灵活和智能末端工具的需求。机器人零部件，机器人芯片自然是机器人更新换代里的主角，但整个机器人的连接系统也不可忽视。想要设备安全平稳地运行涉及整个机器人连接系统，在当下的工厂环境，连接系统要以尽可能快的速度收集和传输来自机器人及其制造环境的大量数据点。连接系统不仅需要快速的数据传输，其保护性更是实现整个机器人本体高可靠性的前提，可以说，机器人的连接系统是保护电力和数据流最坚实的后盾。机器人的机械手臂，是可编程的由多轴组成的智能末端工具，这里面有着很多连接器的应用。机器人控制器，向尺寸更小、灵活性更高和模块化设计发展的电源、数据和信号互连控制器，也需要关键和可靠的连接以精确控制机器人。I/O连接器、线对线连接器、圆形/矩形电机连接器、重载HDC、RJ45等等常见的连接器都在机器人连接中发挥着作用。从应用方向来说，工业通讯连接是其中占比很大的一类连接方向。除了在工厂不同机器中传输数据互通信息外，这些信息还需要在整个生产环境中共享。选取更简单、更快速和更经济的机器人通讯协议是其中一个环节，这些通讯的稳定实现必须建立在能够抗高冲击、抗高振动和抗EMI的连接器上。机器人和电机二者密不可分，电机连接器也是辅助电机实现高性能的帮手。从电机的发展趋势可以看到，机器人电机上现在搭载的功能越来越多，同时在体积上都强调一个紧凑型设计。功能越多，涉及的数据量就会不断增加，因此以绝对可靠的传输连接来实现尽可能最高的电机运转速度是至关重要的。不论是传统的圆形/矩形电机连接器还是现在新兴的将电源和制动器合二为一的伺服电机连接器，都在耐振动和耐冲击能力上做得很高。机器人的行为，需要收集传感数据作为基础，现在的工业机器人上可以配置各样的传感手段，增强机器人与环境之间的联系。数据量显而易见的增长，所以连接部件必须满足在数据传输效率上的高要求。连接器在数据传输上的可靠高速帮助机器人能够配合越来越多的传感器对环境进行感知。在传感器接口选取上，传统的M12 X编码和RJ45是较为人熟知的，在很多工业场景中都有他们的身影。普通的RJ45可能在屏蔽上不是那么完美，但是现在经过优化的RJ45，使用三线扼流圈（PoE 和信号之间没有干扰），可以提供出色的信号完整性，可以防止饱和，大大减少了传输错误。M12这种经典的连接不仅稳定、牢固，还可以通过改变端子材料，来实现更高的传导率，传输模拟信号、数字信号、低电压信号和总线信号。屏蔽性上的增强，各厂商也都是不遗余力。重载连接，极为坚固的专为工业应用打造的连接器，被设计用来经受最为恶劣工业环境的考验。在工业4.0普及以后，传统接线端子的一些功能已经被重载连接器整合代替掉了，既提高了连接的可靠性，也减少很多不必要的安装时间。现在的紧凑型机器设计，也让重载连接开始尽可能做得更小，尽可能做得更灵活。小型化和模块化趋势二者相互依存，在重载连接器领域发展得非常快。模块化的配置可以将RJ45、USB、光纤等各种电力、信号和数据传输技术组合在单个连接器中从而大大节省整个连接占用的空间。根据具体应用的需求，自由地选择需要的模块进行组合。配置完全的重载连接器，其信号端子可多达数百个引脚，高密度不言而喻。在高自由度组合下，机器人连接从几安到几百安的电流范围都能轻松应对。机器人连接系统的高传输速率，高带宽这些指标其实并不用太多关心，重要的是如何在保护、节省空间、高密度插拔上实现更稳定的连接效果。机器人在工业场景稳定可靠的长期运行才是最重要的。
