制造業(yè)邁向智能化的一個(gè)重要標(biāo)志，就是機(jī)器人的應(yīng)用。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）發(fā)布的《2024年世界機(jī)器人報(bào)告》，全球工廠中運(yùn)行的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量已經(jīng)超過428萬臺，同比增長10%，機(jī)器人的安裝量已連續(xù)三年突破50萬臺大關(guān)。

報(bào)告中另一個(gè)數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)機(jī)器人平均密度也在快速攀升，2023年達(dá)到了每萬名員工162臺，而7年前這個(gè)數(shù)據(jù)僅為74臺?？紤]到全球制造業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長，這也意味著機(jī)器人對制造業(yè)的貢獻(xiàn)占比在不斷增加，這既是追求更高效率和效益的需要，也是應(yīng)對全球老齡化、勞動(dòng)力短缺挑戰(zhàn)的有效途徑。

不斷進(jìn)化的工業(yè)機(jī)器人

隨著工業(yè)機(jī)器人密度的提升，其應(yīng)用場景也在不斷拓展，產(chǎn)品也在不斷進(jìn)化，形成了幾種主要的類別：

重型工業(yè)機(jī)器人

這也是工業(yè)機(jī)器人的傳統(tǒng)形態(tài)，它們是具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或轉(zhuǎn)軸的機(jī)械臂，可在一定的工作范圍內(nèi)、多個(gè)自由度上動(dòng)作，大都體積龐大，負(fù)責(zé)完成焊接、噴漆、裝配等人力難以企及的“重體力”勞動(dòng)，從市場規(guī)模來看仍然是工業(yè)機(jī)器人中占比最大的主角。

協(xié)作機(jī)器人

“協(xié)作”二字準(zhǔn)確描繪出了此類機(jī)器人的特點(diǎn)——與被“關(guān)”在籠子中、擁有自己獨(dú)立安全工作區(qū)域的重型工業(yè)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人身材較小、結(jié)構(gòu)也相對簡單，會(huì)被安排與人類員工在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)協(xié)同工作，這樣一來既能夠發(fā)揮出機(jī)器人在制造效率、精確度、耐久力等方面的優(yōu)勢，又能夠結(jié)合人工在判斷力、靈活性等方面的優(yōu)勢，可以說是開創(chuàng)了智能制造的一種新模式。因此，協(xié)作機(jī)器人在過去十年間發(fā)展勢頭也更為強(qiáng)勁。

AGV和AMR

有別于上述兩種機(jī)械臂樣子的“關(guān)節(jié)”機(jī)器人，它們是具有自動(dòng)引導(dǎo)或自主移動(dòng)能力的“小車”， 可沿著指定的路線行駛并具有智能的避障功能，主要的工作是在生產(chǎn)線和倉庫中運(yùn)送物料，是提升制造和供應(yīng)鏈管理效率不可或缺的利器。

此外，針對特殊的應(yīng)用場景，在上述幾類工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上，還發(fā)展出了兼具不同類別機(jī)器人特點(diǎn)的混合型機(jī)器人。不過，不論工業(yè)機(jī)器人如何進(jìn)化，其都是一個(gè)具有感知、處理、執(zhí)行能力的自動(dòng)化設(shè)備，需要不斷整合各種前沿的賦能技術(shù)，以適應(yīng)快速迭代的智能制造發(fā)展的要求。

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

面向工業(yè)4.0，或者是人們正在摹畫的工業(yè)5.0藍(lán)圖，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展呈現(xiàn)出三個(gè)主要的趨勢。

首先是“更智能”?！皵?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”是工業(yè)機(jī)器人智能化的一個(gè)本質(zhì)特征，因此如何綜合利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳感、傳輸、處理技術(shù)，更大限度釋放出數(shù)據(jù)的潛力，是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中的核心課題。

其次是“更可靠”。除了效率，“耐力”也是工業(yè)機(jī)器人強(qiáng)于人工的一大優(yōu)勢。而想讓機(jī)器人穩(wěn)定、長效地工作，滿足工業(yè)環(huán)境要求的高可靠性的組件，以及穩(wěn)定的能源管理，都是非常重要的環(huán)節(jié)。

再有就是“更安全”。工業(yè)機(jī)器人數(shù)量的增加和應(yīng)用場景的擴(kuò)展，使得其工作環(huán)境日趨復(fù)雜，與人類操作/維護(hù)人員的工作空間交集也會(huì)越來越多。如何確保機(jī)器人自身及人類員工的安全性始終是一條“紅線”。

適應(yīng)上述三大趨勢的要求，從宏觀上看需要技術(shù)創(chuàng)新的賦能，而從微觀上講則需要通過具體而微的產(chǎn)品優(yōu)化，讓設(shè)計(jì)需求落到實(shí)處。

在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，TE Connectivity(以下簡稱TE) 就是一位總能跟隨技術(shù)升級的腳步，不斷推出具有差異化優(yōu)勢的產(chǎn)品和解決方案的“高手”。今天我們就從三款TE獨(dú)具特色的產(chǎn)品入手，來看看其是如何為打造更智能、更可靠、更安全的工業(yè)機(jī)器人賦能的。

支持SPE技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化

如上文所述，數(shù)據(jù)是智能制造的靈魂，因此在作為邊緣設(shè)備的機(jī)器人和云端之間構(gòu)建暢通無阻的數(shù)據(jù)通信就顯得十分重要。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，基于IEEE 802.3傳輸標(biāo)準(zhǔn)的單對以太網(wǎng)（SPE）技術(shù)被寄予厚望。與傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)需要8根導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸不同，SPE只需使用2根導(dǎo)線就能實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Gbps 的實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)傳輸，以及遠(yuǎn)及1000米、10Mbps的數(shù)據(jù)通信；而且SPE還支持?jǐn)?shù)據(jù)線供電 (PoDL)，“一線兩用”，有效節(jié)省設(shè)備供電的布線成本。

這意味著SPE有望取代傳統(tǒng)的工業(yè)總線，未來可以在自動(dòng)化系統(tǒng)中，構(gòu)建一個(gè)兼具高速、多功能和小型化優(yōu)勢，基于以太網(wǎng)協(xié)議的統(tǒng)一、開放、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，極大地降低工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本。

緊隨SPE技術(shù)發(fā)展的腳步，TE也推出了相應(yīng)的連接器產(chǎn)品——單對以太網(wǎng)M8 IP67混合線組，該方案僅通過一根電纜傳輸數(shù)據(jù)和電力，有利于減少系統(tǒng)所需連接器的數(shù)量，在更小型的封裝中實(shí)現(xiàn)更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，以及高至400W的功率傳輸。

該SPE互連解決方案還提供電源和數(shù)據(jù)電氣隔離，可允許電源線路上有更多噪聲，而無需特殊的電路。IP67級別的防護(hù)等級也使其能夠滿足復(fù)雜工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的要求，適用于機(jī)器人以及相關(guān)工業(yè)自動(dòng)化、傳感器網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。

浮動(dòng)充電連接器，讓供電更可靠

在盡可能減少人工干預(yù)和維護(hù)成本的前提下，讓機(jī)器人能夠自主、穩(wěn)健、長期地工作，這需要在機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)有全面的可靠性優(yōu)化考量。其中，可靠的電力供應(yīng)就是關(guān)鍵的一環(huán)。

以AGV和AMR為例，這些內(nèi)置蓄電池供電的移動(dòng)機(jī)器人，需要在電量較低時(shí)自主返回充電站充電，以便及時(shí)“滿血復(fù)活”投入工作。針對充電這一高頻操作，需要專門優(yōu)化的電源連接器為其提供保障：一方面要支持更大電流、更高功率的快充操作；另一方面要提供更高的可靠性和更長的使用壽命。

TE的HDC重載連接器產(chǎn)品系列中，提供了一款專門用于AGV和AMR充電的連接器，該連接器采用緊湊型的混合連接系統(tǒng)，包括兩個(gè)80A / 250V的電源引腳和4個(gè)10A / 60V的信號引腳，其優(yōu)異的電氣連接特性帶來低溫升優(yōu)勢，因此可以提供更高的配電能力。

這一AGV和AMR充電連接器支持超過30,000次的插拔次數(shù)，可靠耐用。特別值得一提的是，其采用了浮動(dòng)觸點(diǎn)設(shè)計(jì)，插配過程中允許0.5mm的公差，有利于提升AGV和AMR在自動(dòng)充電配接時(shí)的可靠性，避免連接器的意外損壞。

總之，TE的這款HDC浮動(dòng)充電連接器，可以為AGV和AMR提供一個(gè)更高效率、更可靠和更小尺寸的供電解決方案。

TE安全光幕，確保機(jī)器安全

投身工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，有一個(gè)非常重要的概念必須知曉，這就是“機(jī)器安全”，它是指利用自動(dòng)化的手段，為工人提供安全的環(huán)境，確保其與機(jī)器交互過程中的健康和安全，且能夠更大程度地確保整個(gè)生產(chǎn)的效率。

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器安全，安全光幕是常見且有效的手段。安全光幕的工作原理并不復(fù)雜：將一組（或多組）平行光束的發(fā)射器和接收器組合在一起，構(gòu)成一個(gè)“安全圍欄”，將工業(yè)機(jī)器人和人類員工活動(dòng)區(qū)域隔開，當(dāng)任何或所有光束被人的手指、手或身體遮擋時(shí)，光幕系統(tǒng)就會(huì)判斷存在安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而報(bào)警或者觸發(fā)機(jī)器停機(jī)指令。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場安全要求的差異，安全光幕可通過配置光束之間的間距實(shí)現(xiàn)不同的傳感檢測分辨率。

在機(jī)器人及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，安全光幕的優(yōu)勢顯而易見：首先，可以有效防范操作人員疲勞或分心等情況下的安全風(fēng)險(xiǎn)；其次，從檢測到反饋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，更準(zhǔn)確和高效；再有，無需格柵、門等物理硬隔斷，安裝部署簡單快速，且易于調(diào)整，具有極大的靈活性；此外，安全光幕還有助于消除非法侵入機(jī)器人工作區(qū)域、篡改機(jī)器的風(fēng)險(xiǎn)。

TE為工業(yè)機(jī)器人安全提供一系列安全光幕產(chǎn)品，它們具有非常鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢：

兼顧安全和效率：可對手指、手和身體進(jìn)行保護(hù)，通過EN IEC 61496-1/-2和ANSI / UL 1998認(rèn)證，涵蓋廣泛的應(yīng)用場景；集成安全功能，包括靜態(tài)輸出的自我監(jiān)控、外部接觸器 （EDM） 的控制和可選的自動(dòng)/手動(dòng)重啟，有助于提高生產(chǎn)率并減少停機(jī)時(shí)間。

可靠而緊湊：提供IP67和IP65的防護(hù)等級，能夠針對工業(yè)現(xiàn)場的污垢、灰塵、沙子、水、投射物和其他液體提供高度防護(hù)；采用粉末涂層鋁外殼，堅(jiān)固耐用；尺寸緊湊，橫截面小至28mm x 30mm；可適用于工作溫度范圍-30°C至+55°C的冷藏設(shè)施。

靈活而智能：連接器側(cè)的第一波束位置更接近光幕區(qū)域的末端，無盲區(qū)；無需編程，通過即插即用連接即可實(shí)現(xiàn)快速、簡單的安裝；可隨著應(yīng)用需求的變化，重新調(diào)整用途，方便靈活；提供明顯的LED檢測信號指示，方便用戶使用。

可以說，TE的安全光幕解決方案以一種更智能、更可靠、更靈活的方式，在機(jī)器人和人類員工之間劃定了一條安全“邊界”，有助于打造一個(gè)“機(jī)器+人”深度融合的全新制造業(yè)運(yùn)營模式。

本文小結(jié)

隨著智能制造的發(fā)展，越來越多形態(tài)各異的工業(yè)機(jī)器人走進(jìn)了車間，來到我們的身邊，并向著更智能、更可靠、更安全的大趨勢加速演進(jìn)。

我們該如何為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展技術(shù)賦能？TE豐富的互連及傳感器產(chǎn)品和解決方案，提供了一個(gè)豐富的技術(shù)資源庫，本文介紹的幾款代表性的產(chǎn)品，僅是管中窺豹，如果你想了解更多詳情，就來貿(mào)澤電子相關(guān)技術(shù)專題深入探究吧。