不斷增大的市場、壓力和機遇
桌面大小裝配手臂機器人（SCARA）和能夠與人類一起安全工作的協(xié)作機器人（collaborative robots）都屬于微型工業(yè)機器人，它們能夠使先進的自動化技術(shù)擴展到比以往范圍更廣的應(yīng)用，而且對于小型企業(yè)來說也能夠負擔得起。易于使用的圖形編程工具也加大了市場動力，能夠讓業(yè)主輕松實現(xiàn)控制，并具有很高靈活性，而無需對專業(yè)技能或培訓(xùn)進行大量投資。
工業(yè)機器人市場正呈現(xiàn)兩位數(shù)的增長，到2025年可能超過400億美元。隨著商用無人機市場開始起飛，巨大的買方市場將迫使機器人供應(yīng)商生產(chǎn)更多的設(shè)備，降低設(shè)備擁有成本，并更快地推出新的功能和特性。
為了滿足這些需求，機器人制造商需要提高生產(chǎn)率，這要求減少構(gòu)建和測試產(chǎn)品的時間，從各個方面改進效率。其中，對原有設(shè)計進行改進并盡可能地減少零部件數(shù)量，這樣能夠確保更容易進行組裝，從而加快制造速度，簡化生產(chǎn)物流，同時在縮短調(diào)試時間、簡化維護以及提高可靠性等方面帶來更多優(yōu)勢。
采用系統(tǒng)化的布線方法可最大限度地減少在整機中安裝電源、信號和I/O連接的時間，從而能夠兌現(xiàn)上述優(yōu)勢。對于無人機設(shè)計，高效的連接器系統(tǒng)可以提供配電組件（distribution unit），最大限度地減少電纜數(shù)量和電纜長度，從而能夠降低機身重量。
工業(yè)自動化中的布線挑戰(zhàn)
布線對于任何類型的自動化設(shè)備（無論是機器人還是其它設(shè)備）來說都可能是一項巨大挑戰(zhàn)。復(fù)雜的機器或裝配線可能包含有數(shù)百個 I/O 或更多，并且每個 I/O 都需要可靠、安全地連接到電源板或控制柜。傳統(tǒng)的硬連線包含許多高度勞動密集型的工作，如剝線、焊接等，以及可能壓接大量的點對點連接觸點。
在完成所有連接并進行測試后，隨后需要進行拆解以便運輸，然后就地重新組裝。通常，這種調(diào)試必須要派遣能夠提供增值服務(wù)、訓(xùn)練有素的員工到客戶現(xiàn)場進行管理，自然會增加供應(yīng)商的間接費用。此外，每個接線和取消布線過程都會帶來安裝不正確或連接損壞的風險，修復(fù)錯誤會增加調(diào)試過程的時間和費用。更糟的是，如果沒能夠在機器運行之前發(fā)現(xiàn)問題，則補救成本可能更高。隨后，在具有多個電機和驅(qū)動器的工廠中，需要機器設(shè)備在整個生命周期內(nèi)進行日常維護和緊急故障排除，這樣可能需要斷開并重新連接數(shù)百個接觸點以解決出現(xiàn)的問題。
利用模塊化連接器系統(tǒng)有助于簡化機器裝配和維護，具有減少裝配時間和調(diào)試時間，以及更輕松地進行維護和故障排除等優(yōu)勢。技術(shù)人員可以使用具有自定義配置的模塊化組件快速斷開機器，并直接插入便攜式測試設(shè)備。此外，機器設(shè)備的整體穩(wěn)定性和性能及其許多連接性能都可以提高，由于系統(tǒng)可靠性的提高和停機時間的最小化，客戶可以因更高的生產(chǎn)率而受益。此外，模塊化連接器系統(tǒng)能夠提供高靈活性和高可擴展性，以便快速修改或擴展機器和產(chǎn)品線。
連接器系統(tǒng)在提供方便、高效且在某些情況下重量更輕連接方案的同時，必須滿足其他標準，例如食品和飲料行業(yè)的特殊要求，這些要求包括允許使用化學(xué)品清潔，并且能夠承受嚴格的沖洗程序。其他有價值的功能可能包括支持工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的 PROFINET 快速啟動 （PROFINET Fast Startup，F(xiàn)SU） 和以太網(wǎng)/IO 快速連接（Ethernet/IO QuickConnect）等。
互連系統(tǒng)效率
Molex 的 Brad 互連系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其模塊化設(shè)計確保了高靈活性和易用性，無需特殊工具即可進行安全組裝和拆卸。Brad連接器符合相應(yīng)的行業(yè)標準，如NFPA 79和IEC規(guī)范，可耐受工廠和室外環(huán)境中的惡劣工作條件。
Brad M23系列能夠為同步機器人系統(tǒng)中的電機控制和配電提供快速模塊化連接，該系統(tǒng)包含用于信號和電源應(yīng)用的現(xiàn)場配置連接器和插座，適用于前部安裝和后部安裝應(yīng)用的6極至19極配置。Brad電源連接器系統(tǒng)可提供"軟布線（soft wiring）"設(shè)計，旨在滿足機器人應(yīng)用的需求，該系統(tǒng)還包括可處理高達28A的模塊化M23電源連接器。
Brad系列還包括深受市場歡迎的M12螺紋格式連接器，具有卓越的EMI/RFI屏蔽和抗振性能出色的密封連接，且耐受苛刻條件的插座，以及能夠?qū)㈦娫春蛿?shù)據(jù)連接結(jié)合在一起的Brad Hybrid連接器，這種布局能夠節(jié)省空間，并縮短安裝時間。
另一方面，雖然螺紋式連接能夠提供安全可靠的互連，但如果連接器處于不易到達的位置，則在生產(chǎn)或維護期間進行連接和斷開可能非常耗時，且具有很大的物理挑戰(zhàn)性。兼容M12的Brad Ultra-Lock 系統(tǒng)（見圖1）便于推拉連接器的應(yīng)用，能夠使傳感器、執(zhí)行器和其他控制設(shè)備實現(xiàn)方便、安全、可靠的連接。
圖1：885031K03M020MicroChange M12 Chordset。（來源：Molex）.
安裝完成后，包括機器人在內(nèi)的工業(yè)自動化系統(tǒng)可能會進行嚴格的沖洗程序，有時需要添加苛刻或腐蝕性清潔劑，食品和飲料行業(yè)的自動化設(shè)備就是最好的例證。而無人機和自動駕駛車輛等移動機器人在快速恢復(fù)使用之前，也需要使用高壓清洗機進行頻繁的清潔。Brad Ultra-Lock 組件采用的集成式徑向密封可確保連接器、線套和配電箱處具備極高的入口保護性能（見圖2）。這些組件的額定保護等級為IP69K，可承受80±5℃、高達100bar的高壓噴水。此外，根據(jù)食品和飲料行業(yè)的要求，這些連接器沒有傳統(tǒng)M12硬線連接器中的螺紋槽，并具有光滑的不銹鋼耦合，能夠可靠地耐受清潔化學(xué)品。
圖 2：Brad M12接線套件和堅固耐用的MPIS安全箱能夠在惡劣的工廠環(huán)境下簡化布線。（來源：Molex）
在在小型機器或無人機等空間受限或必須使整體重量最小化的應(yīng)用中，支持M12的配電解決方案可減小單接線距離和主運行電纜尺寸，并節(jié)省安裝時間。Brad多端口互連系統(tǒng)(MPIS）將傳感器/執(zhí)行器信號集中到一根主運行電纜中，可在機器設(shè)備上實現(xiàn)更好的機械架構(gòu)布線。對于端接這些電纜，也有靈活的選項，包括 M16/M23連接器、現(xiàn)場端接螺釘端子或直接安裝配置。此外，內(nèi)置診斷電源和傳感器LED顯示有助于快速檢測設(shè)備上的機器狀態(tài)和故障。
自動工具更改兼容性
對于較大型機器設(shè)備或具有更多I/O的應(yīng)用，主動聯(lián)網(wǎng)Brad HarshIO模塊可以幫助使電纜集中化，并且與M12 Ultra-Lock系統(tǒng)兼容，該系列產(chǎn)品中包括尺寸僅為30mm寬的緊湊型模塊。
這些機器可安裝模塊支持所有重要的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)PLC連接和協(xié)議，包括PROFIBUS-DP、DeviceNet、CANopen、Modbus TCP、EtherNet/IP和PROFINET IO，并支持PROFINET FSU 和Ethernet/IP QuickConnect系統(tǒng)，使得它們非常適合于在高速裝配應(yīng)用中能夠自動進行工具轉(zhuǎn)換的機器人應(yīng)用。
FSU 和 QuickConnect 可滿足未來汽車行業(yè)的需求，其中數(shù)據(jù)通信的確立速度要快于傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而每一次改變都需要更換工具。在連接新工具后，兩個系統(tǒng)都可引入額外的專用硬連線連接用于向主控制器發(fā)出信號。由于集成了支持 QuickConnect 或 FSU 所需的功能，Brad HarshIO 模塊可通過自動工具更換機器人來簡化工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用。
自動化設(shè)備制造商正在尋求可在惡劣環(huán)境中實現(xiàn)經(jīng)濟高效、高密度、高性能和無縫集成現(xiàn)場總線連接的解決方案，他們可以使用支持EtherNet/IP和PROFINET的Brad IO-Link主模塊（Master Modules），并結(jié)合IO-Link Digital Hubs.來滿足系統(tǒng)要求。這些模塊支持 IO-Link 通信標準，可將數(shù)字鏈路擴展到傳感器和執(zhí)行器級別。通過與 Brad IO-Link 數(shù)字 IO 集線器和模擬適配器結(jié)合使用，其模塊化能力得到了進一步增強。Brad IO-Link 解決方案將所有機器信息集中到一個網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點，是輸送生產(chǎn)線、機器人、加油站、標簽、貨物托盤和機械臂端工具等應(yīng)用的理想之選。
結(jié)論
市場機遇和商業(yè)壓力是同一枚硬幣的正反兩面。為了更充分地利用目前蓬勃發(fā)展的高級機器人自動化市場機遇，供應(yīng)商必須應(yīng)對更大商業(yè)壓力，降低單位成本和維護費用，同時保證更高可靠性和更高性能。
專為快速調(diào)試復(fù)雜機器和機器人系統(tǒng)而設(shè)計的模塊化電源和連接解決方案對于實現(xiàn)上述目標可發(fā)揮關(guān)鍵作用。除了能夠減少生產(chǎn)線上的人工外，工業(yè)機械和自動化系統(tǒng)的電氣調(diào)試時間可縮短80%，總體安裝成本可降低50%。同時，更小的尺寸和更輕的重量能夠為無人機和自動駕駛車輛等移動機器人提供重要優(yōu)勢。此外，未來幾代小型和敏捷機器人設(shè)計可將高級自動化的優(yōu)勢擴展到更廣泛的客戶群，這其中包括從事小型和空間受限產(chǎn)品的公司。