隨著科技的飛速發(fā)展,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已成為推動全球工業(yè)和經(jīng)濟(jì)變革的重要力量。機(jī)器人不僅在制造業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,還在服務(wù)、醫(yī)療、物流等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力?;仡櫃C(jī)器人的發(fā)展歷程,從工業(yè)機(jī)器人到服務(wù)型機(jī)器人,再到當(dāng)前大熱的人形機(jī)器人,其高效運行和智能化離不開連接與傳感技術(shù)的支持。連接器和傳感器如同機(jī)器人的“血管/神經(jīng)與感官系統(tǒng)”,為機(jī)器人提供動力傳輸、信號傳遞和環(huán)境感知的能力,成為推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的隱形雙翼。
工業(yè)機(jī)器人:嚴(yán)苛環(huán)境下的可靠連接與精準(zhǔn)傳感
自20世紀(jì)60年代第一臺工業(yè)機(jī)器人問世以來,工業(yè)機(jī)器人已逐步成為現(xiàn)代制造業(yè)的核心。以多關(guān)節(jié)機(jī)械臂為代表的工業(yè)機(jī)器人因其高精度和強(qiáng)負(fù)載的能力,能夠精準(zhǔn)執(zhí)行各類生產(chǎn)任務(wù)。目前,工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子生產(chǎn)、食品加工等領(lǐng)域,推動制造業(yè)的自動化和智能化升級。
不同類型的工業(yè)機(jī)器人需滿足復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的可靠運行和高效生產(chǎn),因此對連接器的要求各有側(cè)重。例如,六軸機(jī)器人需要大量電機(jī)連接器,確保其高速運轉(zhuǎn)的可靠性;手臂端連接器需要防水防塵;控制柜端要求便于自動化裝配;示教器端則需要高精度和高插拔次數(shù)。協(xié)作機(jī)器人對連接器提出了小型化、抗振性強(qiáng)的要求,并需集成多種信號。四軸機(jī)器人主要用于3C加工,連接器需穩(wěn)定且成本低。并聯(lián)機(jī)器人(如蜘蛛手)的連接器需抗振、防水防塵,以保障其在惡劣環(huán)境下的可靠性。移動機(jī)器人(如AGV)充電插頭中的連接器需低溫升、低阻抗,并支持高插拔次數(shù),控制板處的連接器則需小型化及抗振動,以防止運行過程中信號中斷。
工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境,如工廠車間。這些工作場景相對固定且可預(yù)測,因此機(jī)器人的環(huán)境感知需求主要集中在精準(zhǔn)定位與運動控制方面。力傳感器是工業(yè)機(jī)器人中最為常見的感知技術(shù),包括六維力傳感器、扭矩傳感器以及單軸力傳感器等。以六維力傳感器為例,它能夠在機(jī)器人關(guān)鍵關(guān)節(jié)處實現(xiàn)X/Y/Z三軸的扭矩和力的感知,當(dāng)控制中心實時獲取到精準(zhǔn)的力和扭矩數(shù)據(jù)后,機(jī)器人就可以進(jìn)行復(fù)雜的精準(zhǔn)動作控制;在人機(jī)交互時,機(jī)器人能夠及時反饋受力狀態(tài),做出快速準(zhǔn)確的動作響應(yīng),避免碰撞和損傷,提升安全性;同時,當(dāng)不受力時,六維力傳感器可以進(jìn)入休眠狀態(tài),降低功耗,實現(xiàn)節(jié)能。
“傳感器在機(jī)器人的安全性方面起到了非常重要的作用,尤其是在實現(xiàn)人機(jī)協(xié)作與安全操作方面?!盩E Connectivity (TE) 傳感器事業(yè)部亞太區(qū)業(yè)務(wù)拓展負(fù)責(zé)人鄭婷婷表示,“TE的安全扭矩傳感器在這方面表現(xiàn)出色。它符合歐洲機(jī)器人高安全標(biāo)準(zhǔn)ISO13849類別3的要求,并采用了冗余設(shè)計。性能上,它采用TE特有的微熔技術(shù),響應(yīng)速度快,壽命長,耐過載能力強(qiáng);獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計又使它對交叉負(fù)載的敏感度低,確保了傳感器的高精度和高可靠性。”
服務(wù)型機(jī)器人:動態(tài)場景中的高速傳輸與多模態(tài)感知
隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、語音識別等技術(shù)的不斷突破,服務(wù)型機(jī)器人逐步深入家庭、醫(yī)療、商場等眾多場景,成為人們生活和工作中的重要助手。以清潔機(jī)器人、迎賓接待機(jī)器人為代表的新型服務(wù)型機(jī)器人,憑借自然語言交互與多模態(tài)感知等技術(shù),能夠精準(zhǔn)提供環(huán)境清潔、信息咨詢等服務(wù)。
服務(wù)型機(jī)器人對連接器的共性要求主要包括高可靠性、小型化和高速率等。高可靠性是基礎(chǔ)要求,涵蓋抗振、防水防塵等,適用于各種服務(wù)場景。在不同場景下,服務(wù)型機(jī)器人對連接器的體積和信號密度要求有所不同:如家庭和醫(yī)療機(jī)器人由于活動空間受限,對連接器的小型化需求更為突出;安防巡邏機(jī)器人,由于需要實時傳輸大量高清視頻數(shù)據(jù),對連接器的高速率傳輸能力要求較高,以確保數(shù)據(jù)的快速、穩(wěn)定傳輸,滿足實時監(jiān)控和快速響應(yīng)的需求。未來,隨著服務(wù)型機(jī)器人處理視覺、語音、觸覺等多種信號,數(shù)據(jù)處理量將增加,對連接器的速率要求也將隨之提高。
TE數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部渠道銷售經(jīng)理邊凱分享道,“TE的產(chǎn)品在傳輸速率上一直保有優(yōu)勢,同時,我們也在探索如何在確保這一優(yōu)勢的前提下,提升連接器的結(jié)構(gòu)可靠性?!彼岬?,比如TE的浮動式板對板連接器通過采用浮動式設(shè)計,這種設(shè)計讓連接器具備了較大的容差范圍,插接時可以靈活適應(yīng)小幅度的偏移或歪斜,即使在振動或運動環(huán)境中,連接器也可以微動,以確保信號質(zhì)量不受影響,這對服務(wù)型機(jī)器人在復(fù)雜工作場景中的表現(xiàn)至關(guān)重要。
服務(wù)型機(jī)器人主要在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作,如家庭和商場,需要應(yīng)對動態(tài)障礙物、復(fù)雜地形,以及與人類的交互。因此,其對傳感器的需求更強(qiáng)調(diào)多模態(tài)感知與實時環(huán)境建模。視覺傳感器在服務(wù)型機(jī)器人中應(yīng)用廣泛。現(xiàn)代視覺傳感器通過深度攝像機(jī)、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)等多重技術(shù)的融合,實現(xiàn)了強(qiáng)大的感知識別能力,為機(jī)器人提供了實時環(huán)境感知功能。結(jié)合SLAM(即時定位與地圖構(gòu)建)技術(shù),激光雷達(dá)能夠助力機(jī)器人自主規(guī)劃路徑并實現(xiàn)動態(tài)避障,尤其適用于需要快速響應(yīng)障礙物的場景(如室內(nèi)抓取、戶外移動);通過分析激光雷達(dá)3D點云數(shù)據(jù),機(jī)器人還能識別人體姿態(tài)和動作,增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作能力。
人形機(jī)器人:復(fù)雜交互中的極致性能與融合
隨著AI技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,人形機(jī)器人日漸商業(yè)化,如特斯拉的Optimus項目,進(jìn)一步推動了人形機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展。人形機(jī)器人更適合高度擬人化的場景,具有雙足、手臂,甚至能展現(xiàn)面部表情等外觀特征。目前,其應(yīng)用主要集中在發(fā)燒友和教育領(lǐng)域,但未來隨著技術(shù)進(jìn)步,有望拓展到更泛化的應(yīng)用場景,更貼近人類日常生活,如家庭陪伴和高端服務(wù)。
在人形機(jī)器人中,連接器需要支持多模態(tài)交互,收集視覺、感知等不同維度的數(shù)據(jù),尤其對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求極高。此外,連接器還需具備小型化和抗振性。人形機(jī)器人要求連接器在電源和信號傳輸方面實現(xiàn)極致小型化。比如,傳統(tǒng)連接器的外徑可能為5毫米,而人形機(jī)器人則要求將外徑降至3毫米,以適應(yīng)其緊湊的內(nèi)部空間和復(fù)雜的應(yīng)用場景;由于人形機(jī)器人多采用雙足行走和金屬結(jié)構(gòu),缺乏柔性緩沖,運動時振動較大,因此連接器需要具備更高的抗振性,以確保在高頻振動環(huán)境下依然能夠穩(wěn)定工作。
TE工業(yè)自動化與電氣事業(yè)部機(jī)器人與倉儲自動化行業(yè)經(jīng)理涂國嬌介紹到,“TE在連接器的高速率、小型化和可靠性方面具有深厚的技術(shù)儲備。TE 的Mini I/O線對線以太網(wǎng)傳輸連接器就是一個非常典型的示例。工業(yè)級 Mini I/O 連接器體積只有傳統(tǒng) RJ45 插頭大小的四分之一, 可以大幅節(jié)省PCB空間,實現(xiàn)更高效的空間利用;此外,它支持以太網(wǎng)供電 (PoE)、PoE+及PoE++;并兼容10Mbps到10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率?!?br />
人形機(jī)器人適用于多任務(wù)和泛化場景,與人互動更為頻繁,周邊環(huán)境相比工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)型機(jī)器人更為復(fù)雜。這要求人形機(jī)器人具備“感知-決策-執(zhí)行”的全鏈條智能化能力,即“具身智能”,以顯著提升其感知能力和動作精巧度。其對傳感器的種類、數(shù)量和性能要求極高,涵蓋位置、速度、力、視覺、觸覺、聽覺等多個方面。例如,六維力傳感器可安裝在人形機(jī)器人的手腕、手指、腳踝和腰部等部位,精準(zhǔn)感知各個維度的受力與扭矩,確保復(fù)雜動作的精準(zhǔn)執(zhí)行和安全性。在視覺傳感器方面,深度攝像機(jī)、激光雷達(dá),及結(jié)構(gòu)光等多傳感器技術(shù)融合形成互補(bǔ)感知體系,優(yōu)化環(huán)境模擬、快速決策和響應(yīng)能力。
展望未來
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,與AI、IoT等技術(shù)的持續(xù)融合,連接器和傳感器還將呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢。在連接器方面,未來除小型化、高速化和高可靠性外,將朝模塊化、輕量化,以及更大的電流負(fù)載能力和更加環(huán)保設(shè)計的方向發(fā)展。在傳感器領(lǐng)域,未來將聚焦于集成化、輕量化和多模態(tài)傳感融合。這些趨勢不僅將推動技術(shù)創(chuàng)新,也為機(jī)器人在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展中,連接器和傳感器作為“隱形雙翼”,將持續(xù)推動技術(shù)革新與應(yīng)用拓展。TE憑借深厚的市場洞察和持續(xù)的產(chǎn)品創(chuàng)新,將滿足機(jī)器人在各類場景中的應(yīng)用需求,助力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。