制造業(yè)邁向智能化的一個重要標志，就是機器人的應用。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）發(fā)布的《2024年世界機器人報告》，全球工廠中運行的工業(yè)機器人數(shù)量已經超過428萬臺，同比增長10%，機器人的安裝量已連續(xù)三年突破50萬臺大關。

報告中另一個數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)機器人平均密度也在快速攀升，2023年達到了每萬名員工162臺，而7年前這個數(shù)據(jù)僅為74臺。考慮到全球制造業(yè)產值的持續(xù)增長，這也意味著機器人對制造業(yè)的貢獻占比在不斷增加，這既是追求更高效率和效益的需要，也是應對全球老齡化、勞動力短缺挑戰(zhàn)的有效途徑。

不斷進化的工業(yè)機器人

隨著工業(yè)機器人密度的提升，其應用場景也在不斷拓展，產品也在不斷進化，形成了幾種主要的類別：

重型工業(yè)機器人

這也是工業(yè)機器人的傳統(tǒng)形態(tài)，它們是具有多個旋轉關節(jié)或轉軸的機械臂，可在一定的工作范圍內、多個自由度上動作，大都體積龐大，負責完成焊接、噴漆、裝配等人力難以企及的“重體力”勞動，從市場規(guī)模來看仍然是工業(yè)機器人中占比最大的主角。

協(xié)作機器人

“協(xié)作”二字準確描繪出了此類機器人的特點——與被“關”在籠子中、擁有自己獨立安全工作區(qū)域的重型工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人身材較小、結構也相對簡單，會被安排與人類員工在同一個區(qū)域內協(xié)同工作，這樣一來既能夠發(fā)揮出機器人在制造效率、精確度、耐久力等方面的優(yōu)勢，又能夠結合人工在判斷力、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)作機器人在過去十年間發(fā)展勢頭也更為強勁。

AGV和AMR

有別于上述兩種機械臂樣子的“關節(jié)”機器人，它們是具有自動引導或自主移動能力的“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線和倉庫中運送物料，是提升制造和供應鏈管理效率不可或缺的利器。

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

工業(yè)機器人發(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藍圖，工業(yè)機器人的發(fā)展呈現(xiàn)出三個主要的趨勢。

首先是“更智能”?！皵?shù)據(jù)驅動”是工業(yè)機器人智能化的一個本質特征，因此如何綜合利用先進的數(shù)據(jù)傳感、傳輸、處理技術，更大限度釋放出數(shù)據(jù)的潛力，是工業(yè)機器人設計中的核心課題。

其次是“更可靠”。除了效率，“耐力”也是工業(yè)機器人強于人工的一大優(yōu)勢。而想讓機器人穩(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)機器人數(shù)量的增加和應用場景的擴展，使得其工作環(huán)境日趨復雜，與人類操作/維護人員的工作空間交集也會越來越多。如何確保機器人自身及人類員工的安全性始終是一條“紅線”。

適應上述三大趨勢的要求，從宏觀上看需要技術創(chuàng)新的賦能，而從微觀上講則需要通過具體而微的產品優(yōu)化，讓設計需求落到實處。

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

支持SPE技術，實現(xiàn)智能化

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

為了實現(xiàn)這一目標，基于IEEE 802.3傳輸標準的單對以太網（SPE）技術被寄予厚望。與傳統(tǒng)以太網技術需要8根導線進行數(shù)據(jù)傳輸不同，SPE只需使用2根導線就能實現(xiàn)高達1Gbps 的實時高速數(shù)據(jù)傳輸，以及遠及1000米、10Mbps的數(shù)據(jù)通信；而且SPE還支持數(shù)據(jù)線供電 (PoDL)，“一線兩用”，有效節(jié)省設備供電的布線成本。

這意味著SPE有望取代傳統(tǒng)的工業(yè)總線，未來可以在自動化系統(tǒng)中，構建一個兼具高速、多功能和小型化優(yōu)勢，基于以太網協(xié)議的統(tǒng)一、開放、可擴展的網絡，極大地降低工業(yè)網絡的復雜性和成本。

緊隨SPE技術發(fā)展的腳步，TE也推出了相應的連接器產品——單對以太網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級別的防護等級也使其能夠滿足復雜工業(yè)環(huán)境應用的要求，適用于機器人以及相關工業(yè)自動化、傳感器網絡等設備。

浮動充電連接器，讓供電更可靠

在盡可能減少人工干預和維護成本的前提下，讓機器人能夠自主、穩(wěn)健、長期地工作，這需要在機器人設計時有全面的可靠性優(yōu)化考量。其中，可靠的電力供應就是關鍵的一環(huán)。

以AGV和AMR為例，這些內置蓄電池供電的移動機器人，需要在電量較低時自主返回充電站充電，以便及時“滿血復活”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80A / 250V的電源引腳和4個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，其采用了浮動觸點設計，插配過程中允許0.5mm的公差，有利于提升AGV和AMR在自動充電配接時的可靠性，避免連接器的意外損壞。

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

TE安全光幕，確保機器安全

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

為了實現(xiàn)機器安全，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，構成一個“安全圍欄”，將工業(yè)機器人和人類員工活動區(qū)域隔開，當任何或所有光束被人的手指、手或身體遮擋時，光幕系統(tǒng)就會判斷存在安全風險，進而報警或者觸發(fā)機器停機指令。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現(xiàn)不同的傳感檢測分辨率。

在機器人及工業(yè)自動化領域，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險；其次，從檢測到反饋實現(xiàn)自動化，更準確和高效；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器人工作區(qū)域、篡改機器的風險。

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

兼顧安全和效率：可對手指、手和身體進行保護，通過EN IEC 61496-1/-2和ANSI / UL 1998認證，涵蓋廣泛的應用場景；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/手動重啟，有助于提高生產率并減少停機時間。

可靠而緊湊：提供IP67和IP65的防護等級，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；采用粉末涂層鋁外殼，堅固耐用；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的冷藏設施。

靈活而智能：連接器側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現(xiàn)快速、簡單的安裝；可隨著應用需求的變化，重新調整用途，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“機器+人”深度融合的全新制造業(yè)運營模式。

本文小結

隨著智能制造的發(fā)展，越來越多形態(tài)各異的工業(yè)機器人走進了車間，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。

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