TE Connectivity如何为工业机器人发展技术赋能

制造业迈向智能化的一个重要标志，就是机器人的应用。根据国际机器人联合会（IFR）发布的《2024年世界机器人报告》，全球工厂中运行的工业机器人数量已经超过428万台，同比增长10%，机器人的安装量已连续三年突破50万台大关。

报告中另一个数据显示，全球工业机器人平均密度也在快速攀升，2023年达到了每万名员工162台，而7年前这个数据仅为74台。考虑到全球制造业产值的持续增长，这也意味着机器人对制造业的贡献占比在不断增加，这既是追求更高效率和效益的需要，也是应对全球老龄化、劳动力短缺挑战的有效途径。

不断进化的工业机器人

随着工业机器人密度的提升，其应用场景也在不断拓展，产品也在不断进化，形成了几种主要的类别：

重型工业机器人

这也是工业机器人的传统形态，它们是具有多个旋转关节或转轴的机械臂，可在一定的工作范围内、多个自由度上动作，大都体积庞大，负责完成焊接、喷漆、装配等人力难以企及的“重体力”劳动，从市场规模来看仍然是工业机器人中占比最大的主角。

协作机器人

“协作”二字准确描绘出了此类机器人的特点——与被“关”在笼子中、拥有自己独立安全工作区域的重型工业机器人不同，协作机器人身材较小、结构也相对简单，会被安排与人类员工在同一个区域内协同工作，这样一来既能够发挥出机器人在制造效率、精确度、耐久力等方面的优势，又能够结合人工在判断力、灵活性等方面的优势，可以说是开创了智能制造的一种新模式。因此，协作机器人在过去十年间发展势头也更为强劲。

AGV和AMR

有别于上述两种机械臂样子的“关节”机器人，它们是具有自动引导或自主移动能力的“小车”， 可沿着指定的路线行驶并具有智能的避障功能，主要的工作是在生产线和仓库中运送物料，是提升制造和供应链管理效率不可或缺的利器。

此外，针对特殊的应用场景，在上述几类工业机器人基础上，还发展出了兼具不同类别机器人特点的混合型机器人。不过，不论工业机器人如何进化，其都是一个具有感知、处理、执行能力的自动化设备，需要不断整合各种前沿的赋能技术，以适应快速迭代的智能制造发展的要求。

工业机器人发展趋势与挑战

面向工业4.0，或者是人们正在摹画的工业5.0蓝图，工业机器人的发展呈现出三个主要的趋势。

首先是“更智能”。“数据驱动”是工业机器人智能化的一个本质特征，因此如何综合利用先进的数据传感、传输、处理技术，更大限度释放出数据的潜力，是工业机器人设计中的核心课题。

其次是“更可靠”。除了效率，“耐力”也是工业机器人强于人工的一大优势。而想让机器人稳定、长效地工作，满足工业环境要求的高可靠性的组件，以及稳定的能源管理，都是非常重要的环节。

再有就是“更安全”。工业机器人数量的增加和应用场景的扩展，使得其工作环境日趋复杂，与人类操作/维护人员的工作空间交集也会越来越多。如何确保机器人自身及人类员工的安全性始终是一条“红线”。

适应上述三大趋势的要求，从宏观上看需要技术创新的赋能，而从微观上讲则需要通过具体而微的产品优化，让设计需求落到实处。

在工业机器人领域，TE Connectivity(以下简称TE) 就是一位总能跟随技术升级的脚步，不断推出具有差异化优势的产品和解决方案的“高手”。今天我们就从三款TE独具特色的产品入手，来看看其是如何为打造更智能、更可靠、更安全的工业机器人赋能的。

支持SPE技术，实现智能化

如上文所述，数据是智能制造的灵魂，因此在作为边缘设备的机器人和云端之间构建畅通无阻的数据通信就显得十分重要。

为了实现这一目标，基于IEEE 802.3传输标准的单对以太网（SPE）技术被寄予厚望。与传统以太网技术需要8根导线进行数据传输不同，SPE只需使用2根导线就能实现高达1Gbps 的实时高速数据传输，以及远及1000米、10Mbps的数据通信；而且SPE还支持数据线供电 (PoDL)，“一线两用”，有效节省设备供电的布线成本。

这意味着SPE有望取代传统的工业总线，未来可以在自动化系统中，构建一个兼具高速、多功能和小型化优势，基于以太网协议的统一、开放、可扩展的网络，极大地降低工业网络的复杂性和成本。

紧随SPE技术发展的脚步，TE也推出了相应的连接器产品——单对以太网M8 IP67混合线组，该方案仅通过一根电缆传输数据和电力，有利于减少系统所需连接器的数量，在更小型的封装中实现更高速率的数据传输，以及高至400W的功率传输。

该SPE互连解决方案还提供电源和数据电气隔离，可允许电源线路上有更多噪声，而无需特殊的电路。IP67级别的防护等级也使其能够满足复杂工业环境应用的要求，适用于机器人以及相关工业自动化、传感器网络等设备。

浮动充电连接器，让供电更可靠

在尽可能减少人工干预和维护成本的前提下，让机器人能够自主、稳健、长期地工作，这需要在机器人设计时有全面的可靠性优化考量。其中，可靠的电力供应就是关键的一环。

以AGV和AMR为例，这些内置蓄电池供电的移动机器人，需要在电量较低时自主返回充电站充电，以便及时“满血复活”投入工作。针对充电这一高频操作，需要专门优化的电源连接器为其提供保障：一方面要支持更大电流、更高功率的快充操作；另一方面要提供更高的可靠性和更长的使用寿命。

TE的HDC重载连接器产品系列中，提供了一款专门用于AGV和AMR充电的连接器，该连接器采用紧凑型的混合连接系统，包括两个80A / 250V的电源引脚和4个10A / 60V的信号引脚，其优异的电气连接特性带来低温升优势，因此可以提供更高的配电能力。

这一AGV和AMR充电连接器支持超过30,000次的插拔次数，可靠耐用。特别值得一提的是，其采用了浮动触点设计，插配过程中允许0.5mm的公差，有利于提升AGV和AMR在自动充电配接时的可靠性，避免连接器的意外损坏。

总之，TE的这款HDC浮动充电连接器，可以为AGV和AMR提供一个更高效率、更可靠和更小尺寸的供电解决方案。

TE安全光幕，确保机器安全

投身工业机器人领域，有一个非常重要的概念必须知晓，这就是“机器安全”，它是指利用自动化的手段，为工人提供安全的环境，确保其与机器交互过程中的健康和安全，且能够更大程度地确保整个生产的效率。

为了实现机器安全，安全光幕是常见且有效的手段。安全光幕的工作原理并不复杂：将一组（或多组）平行光束的发射器和接收器组合在一起，构成一个“安全围栏”，将工业机器人和人类员工活动区域隔开，当任何或所有光束被人的手指、手或身体遮挡时，光幕系统就会判断存在安全风险，进而报警或者触发机器停机指令。根据工业现场安全要求的差异，安全光幕可通过配置光束之间的间距实现不同的传感检测分辨率。

在机器人及工业自动化领域，安全光幕的优势显而易见：首先，可以有效防范操作人员疲劳或分心等情况下的安全风险；其次，从检测到反馈实现自动化，更准确和高效；再有，无需格栅、门等物理硬隔断，安装部署简单快速，且易于调整，具有极大的灵活性；此外，安全光幕还有助于消除非法侵入机器人工作区域、篡改机器的风险。

TE为工业机器人安全提供一系列安全光幕产品，它们具有非常鲜明的特点和优势：

兼顾安全和效率：可对手指、手和身体进行保护，通过EN IEC 61496-1/-2和ANSI / UL 1998认证，涵盖广泛的应用场景；集成安全功能，包括静态输出的自我监控、外部接触器 （EDM） 的控制和可选的自动/手动重启，有助于提高生产率并减少停机时间。

可靠而紧凑：提供IP67和IP65的防护等级，能够针对工业现场的污垢、灰尘、沙子、水、投射物和其他液体提供高度防护；采用粉末涂层铝外壳，坚固耐用；尺寸紧凑，横截面小至28mm x 30mm；可适用于工作温度范围-30°C至+55°C的冷藏设施。

灵活而智能：连接器侧的第一波束位置更接近光幕区域的末端，无盲区；无需编程，通过即插即用连接即可实现快速、简单的安装；可随着应用需求的变化，重新调整用途，方便灵活；提供明显的LED检测信号指示，方便用户使用。

可以说，TE的安全光幕解决方案以一种更智能、更可靠、更灵活的方式，在机器人和人类员工之间划定了一条安全“边界”，有助于打造一个“机器+人”深度融合的全新制造业运营模式。

本文小结

随着智能制造的发展，越来越多形态各异的工业机器人走进了车间，来到我们的身边，并向着更智能、更可靠、更安全的大趋势加速演进。

我们该如何为工业机器人的发展技术赋能？TE丰富的互连及传感器产品和解决方案，提供了一个丰富的技术资源库，本文介绍的几款代表性的产品，仅是管中窥豹，如果你想了解更多详情，就来贸泽电子相关技术专题深入探究吧。