機(jī)器人連接器系統(tǒng)，可靠才是前提

以往我們聊工業(yè)機(jī)器人的角度都是從上游核心半導(dǎo)體器件入手，看如何通過半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)高精度的可靠的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)自動(dòng)化率的提高和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展有著不小的關(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。這里面，涉及到整個(gè)機(jī)器人連接系統(tǒng)，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)。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。

（機(jī)器人連接，HARTING）

傳感器連接的無干擾數(shù)據(jù)傳輸

在機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，傳感器技術(shù)及其集成一直都是熱門的話題。為實(shí)現(xiàn)順利傳感器系統(tǒng)與機(jī)器人系統(tǒng)的集成，連接部件必須滿足在數(shù)據(jù)傳輸效率上的高要求。得益于連接器在數(shù)據(jù)傳輸上的可靠高速，機(jī)器人能夠配合越來越多的傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知。

機(jī)器人連接一般要求IP65/IP67的保護(hù)等級(jí)，在傳感器接口上一般選取M12 X編碼或推挽式 RJ45/M12連接器。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。而推挽式M12連接器，憑借推挽式技術(shù)，可在工業(yè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)密度更高的M12連接，只需在PCB插座上插入連接器。而且推挽式技術(shù)帶來的間歇連接或連接松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)更低。

在部署上，這種推挽式技術(shù)提升了可靠性和便捷性；在傳輸上，推挽式M12集成了傳統(tǒng)M12系統(tǒng)高完整性信號(hào)傳輸，能夠滿足高達(dá)10 Gb/s的帶寬需求。此外，還可以通過改變端子材料，來實(shí)現(xiàn)更高的傳導(dǎo)率，比如將端子鍍銀。推挽式連接的所有信號(hào)觸電，能夠用于傳輸模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、低電壓信號(hào)和總線信號(hào)。

傳感器想實(shí)現(xiàn)無干擾的數(shù)據(jù)傳輸另一個(gè)要求就是高屏蔽性。不管是M12 X編碼或推挽式 RJ45/M12連接，都會(huì)設(shè)置360°EMC 和機(jī)械保護(hù)功能。尤其是經(jīng)過優(yōu)化的RJ45，使用三線扼流圈（PoE 和信號(hào)之間沒有干擾），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。

（推挽式M12，TE）

另外需要補(bǔ)充的是，連接器的模塊數(shù)量需要根據(jù)機(jī)器人傳感器的技術(shù)規(guī)格來選擇。針對(duì)不同的電流范圍，4 A、10 A、16 A或40 A都有許多不同的匹配模塊。這些不同模塊的高效集成大大提升了傳感在機(jī)器人在應(yīng)用中的使用，實(shí)現(xiàn)了無干擾的數(shù)據(jù)傳輸。

全電氣性能覆蓋的高密度重載連接

作為被設(shè)計(jì)用于在最嚴(yán)苛的條件下傳輸電力、數(shù)據(jù)和信號(hào)的重載連接器，瞄準(zhǔn)的自然是最嚴(yán)苛的機(jī)器人工況，振動(dòng)、粉塵、溫度挑戰(zhàn)和機(jī)械沖擊等等。隨著現(xiàn)在各種靈活的模塊化趨勢(shì)以及混合型傳輸?shù)纳?jí)，重載連接不僅可以解決嚴(yán)苛工況里的高功率傳輸，而且還足夠靈活。

混合型的傳輸首先解決了空間問題，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)省了連接尺寸。僅僅節(jié)約尺寸并不是太大優(yōu)勢(shì)，在單個(gè)連接器中，信號(hào)端子的高密度在空間受限的尺寸才是更大的吸引點(diǎn)。如果重載連接器模塊配置完全，其信號(hào)端子可多達(dá)數(shù)百個(gè)引腳，高密度不言而喻。

（重載連接，安費(fèi)諾）

高性能、高密度觸電結(jié)構(gòu)的重載連接，對(duì)整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的電氣性能覆蓋范圍極廣，從幾安到幾百安的電流范圍都能輕松承載。而且重載連接的定制化可以并不拘泥于一種信號(hào)或數(shù)據(jù)的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)、電源、氣動(dòng)、同軸電纜和以太網(wǎng)等等連接。對(duì)于需要在嚴(yán)苛工況下工作的工業(yè)機(jī)器人，重載連接很受青睞。

連接中的浪涌保護(hù)

高度自動(dòng)化設(shè)備除了對(duì)傳輸測(cè)量、控制調(diào)節(jié)有極高的需求外，保護(hù)電子部件免受過電壓影響是一個(gè)隱性的需求。因?yàn)檫^電壓而引發(fā)的機(jī)器人停工在很多制造廠中都屢見不鮮。

為主動(dòng)保護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種信號(hào)，必須識(shí)別信號(hào)電路的參考電位并在選擇合適的保護(hù)設(shè)備時(shí)將其考慮在內(nèi)，因此將浪涌保護(hù)集成進(jìn)連接器中還是非常有必要的。浪涌保護(hù)模塊可以選擇使用氣體放電管、抑制二極管和電阻器等多個(gè)保護(hù)元件，在出現(xiàn)過電壓的情況時(shí)，這些部件的組合可確保擾動(dòng)變量的協(xié)調(diào)導(dǎo)出。多一個(gè)浪涌保護(hù)，機(jī)器人可以大幅提升正常運(yùn)用的時(shí)間，這筆成本賬不難算。

小結(jié)

在機(jī)器人連接上，我們認(rèn)知里的高傳輸速率，高帶寬這些高指標(biāo)反而并不用太過擔(dān)心，目前的連接器水平實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)是相對(duì)更容易的。如何在連接保護(hù)，節(jié)省空間，高密度插拔上實(shí)現(xiàn)更好的連接效果反而更為不易，畢竟保護(hù)性是實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人本體高可靠性的前提。