许多电源和信号连接器用于机器人和无人机子系统，如传感器、运动、高速有线和无线通信等。随着工业4.0的不断发展，越来越多的机器人和更多类型的机器人出现在工厂、仓库和其他设施中，以提高质量和效率并降低成本。机器人和无人机越来越多地连接到工业物联网(IIoT)和云，所有这些都需要越来越多的连接器解决方案。
本FAQ回顾了使先进机器人和无人机的设计成为可能的许多类型的连接器中的四种，包括:支持各种通信协议的屏蔽和非屏蔽圆形连接器;坚固耐用的工业RJ45连接器，用于高速以太网和以太网供电(PoE);微型连接器，提供编码器或动力和制动连接，用于运动控制;还有用于移动机器人和无人机的磁性自匹配连接器，具有分离安全功能。
圆形连接器
圆形连接器是圆柱形的，设计用于安全、方便地手动连接和断开信号、电源和光电路，无需使用任何工具。圆柱形外壳包含绝缘材料，用于固定、对齐和绝缘触点。圆形连接器有各种尺寸和针数，带屏蔽和不带屏蔽。外壳可以是直的或倾斜的，并具有不同等级的进入保护(IP)等级，以满足一系列工业操作环境的需求。
触点和电缆之间的连接被设计成高度抗意外断开和环境入侵。这些连接器广泛应用于航空航天、通信、可再生能源、工业、医疗和运输系统。虽然有各种圆形连接器标准，M5至M58圆形连接器广泛应用于工业系统。“M”指的是这些连接器使用的米制螺纹，数字指的是以毫米为单位的螺纹尺寸。
机器人臂端加工(EOAT)是机器人功能的一个例子，它经常使用圆形连接器来获取信号、数据和电源。例如，M5、M6和M7是该系列中最小的连接器，除用于机器人和其他工业设备外，还用于运输和通信系统。M8至M12连接器主要用于传输速度高达10 Gbps的数据和信号连接，但某些设计也包括电源连接。较大的连接器，最大的M58主要是额定功率高达150 A和630 V的电源连接器。
M5到M12圆形连接器可以支持各种应用、功率级别和协议(图1)。M8和M12连接器通常用于工业自动化系统，包括机器人。M8连接器通常用于工业传感器应用以及plc和环境控制。M12连接器有3、4、5、8和12引脚可供选择，用于更广泛的工厂自动化应用，用于执行器、传感器、工业以太网和现场总线。
M12连接器用于许多自动化应用程序，并提供多种编码风格以防止错配。IP等级从防尘和防水IP 65到IP 68不等，可防止完全和持续浸没在水中。五种常见类型的M12连接器编码包括:
a代码连接器在机器人和其他工业设备中很常见。引脚编号从2到12不等，a编码的M12连接器与执行器、电机、传感器和其他设备一起使用，可以提供直流电源和信号。
B-coded连接器通常有3到5个引脚，用于网络互连，如机器人、工业4.0和工业物联网(IIoT)设备中的现场总线。
用连接器最常用于交流供电设备，在机器人中不常见。它们通常有三到六个引脚，并包括一个双键槽，以提高安全性和可靠性。
D-coded连接器通常有3到5个引脚，支持高达100 Mb的数据速率，使它们适用于运行以太网/IP和EtherCat等工业协议的以太网和ProfiNet网络。
xcode连接器有8个引脚，可以通过以太网连接传输高达10gb的数据。它们非常适合于工业机器人、机器视觉和类似应用中的高速数据传输。
数据连接器
除了d编码和x编码的M12圆形连接器外，矩形RJ45工业级连接器用于以太网网络，可以提供10/100Mbps和1Gbps的数据速率。虽然M12连接器和布线系统通常不在现场制作，但现场安装的RJ45电缆连接器可用于支持Cat5e、Cat6和Cat6A的两对(10/100Mbps)和四对(1G/10Gbps)电缆。
与M12连接器相比，RJ45连接器非常灵活。除了各种物理实现外，RJ45连接器的性能还可以使用以太网磁性、滤波器、屏蔽和交付PoE、PoE+和PoE++ (IEEE 802.3af、IEEE802.3at和IEEE802.3bt)进行定制。一些RJ45连接器系统可提供MIL-DTL-38999和26482圆形金属外壳配置，具有360度EMC屏蔽和机械保护。
M12 vs. RJ45
这并不是一个“非此即彼”的情况。M12和RJ45连接器可以免费提供。两者均符合IEC 11801:2002 Cat5标准，可在系统中用于不同用途。例如，模制M12 d编码为RJ45绳组可用于使用RJ45和M12以太网连接组合的应用，例如控制柜、大型机器人、工业机械和室外系统。如果一个coreset太多，耦合器可用，可以连接x编码或d编码的M12连接器直接与RJ45以太网电缆。这些耦合器支持Cat5, Cat6和Cat6A，并提供PoE+供电能力。另一种选择是将RJ45连接器与迷你圆形连接器格式相结合(图3)。RJ45连接器提供以太网连接和电源，迷你圆形连接器格式提供即使是加固型RJ45连接器也无法实现的环境保护。
紧凑，微型和磁性连接器
向更小的解决方案迈进可以受益于使用面板安装的矩形连接器系统用于工业机器人和工厂自动化。这些紧凑的连接器系统可以占用约1/15th重型连接器的空间。它们设计用于制造和洁净室设置的工业机器人，并支持高达15 A的信号和电源，在多达50个电路中，引脚间距从3.00到6.00 mm。额定配合循环100次，工作温度最高可达105°C，端子外壳在不需要任何工具的情况下装入面板安装壳体，加速了现场安装和维护。压接端子进一步降低成本，简化布线。
甚至更小，在另一个极端，大型模块化重型连接器可以提供数十条信号线和光通信、气动连接和电力输送，是针对中小型机器人电机驱动和控制优化的微型连接器(图4)。小型电机驱动和控制连接器可用于特定功能，例如9位编码器连接器(8个信号引脚加上一个接地引脚)和4+2电源和制动连接器。这些小型抗振动连接器与标准尺寸的工业电缆兼容。IP67额定电源和制动电缆额定380vac和5a的电源和48vdc和2a制动。将动力和制动集成到一个连接器中，可以实现更小的解决方案，装配更快、更简单，提高了生产率和可靠性。
磁性自配合连接器已被开发用于各种轻型电动汽车，包括无人地面车辆、自主机器人、无人机、电动自行车和类似设备。这些连接器包括可处理高达40 A和60 V的电源触点，以及用于数据通信的触点。
当插头放置在插座附近时，磁力将其拉入插座，确保正确和安全的连接。此外，这些连接器被设计成在施加预先确定的拉力时断开连接(图5)。在施加拉力时自动断开连接，降低了电动自行车、移动机器人和无人机附近人员受伤的风险。它支持简单的单手故意断开系统连接。
它们特别适用于需要频繁连接和断开连接的应用，例如电池充电。主动热插拔是指在连接完成后，通过数据接点激活潮流。
例如，这些连接器被用于欧洲的EnergyBus系统，用于为电动自行车和踏板充电。该连接器可以轻松处理1.5 kW EnergyBus充电规格。该连接器是圆形的，用于为轻型电动汽车充电，最高可达1.5千瓦。在通信建立和系统初始化以防止电弧之前，电源引脚不通电。磁性自匹配EnergyBus连接器包含六个触点:
- 2引脚，用于最大30a、12 ~ 48 Vdc、最高1.5 kW的直流电源传输。
- 2个引脚，用于CAN总线数据通信
- 2引脚，用于非电源元件的辅助直流电源，如传感器和能源管理。
总结
在工业4.0和工业物联网中，机器人和无人机的应用正在激增，支持各种机器人和无人机设计和部署所需的各种连接器也在激增。连接器的选择包括高度标准化的圆形连接器，如“M”系列，非常灵活的RJ45连接器变体，可以支持高速以太网和各种PoE，用于互连RJ45和M12连接器的适配器，高度紧凑的面板安装矩形连接器系统和磁性自匹配连接器，用于从无人机和机器人快速连接和断开。
参考文献
圆形连接器M5至M12凤凰联络公司
紧凑型机器人连接器,莫仕
高密度的插入为机器人技术留下了更多的空间,德国哈丁
M8/M12连接器系统， TE Connectivity
微型电机连接器， TE Connectivity
电力和数据传输的磁悬浮,罗桑伯格
未来的解决方案:机器人连接凤凰联络公司
了下:连接器技巧
