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作機器人（collaborative robots）都屬于微型工業機器人，它們能夠使先進的自動化技術擴展到比以往范圍更廣的應用，而且對于小型企業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，能夠讓業主輕松實現控制，并具有很高靈活性，而無需對專業技能或培訓進行大量投資。
工業機器人市場正呈現兩位數的增長，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商生產更多的設備，降低設備擁有成本，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率，這要求減少構建和測試產品的時間，從各個方面改進效率。其中，對原有設計進行改進并盡可能地減少零部件數量，這樣能夠確保更容易進行組裝，從而加快制造速度，簡化生產物流，同時在縮短調試時間、簡化維護以及提高可靠性等方面帶來更多優勢。
采用系統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，從而能夠兌現上述優勢。對于無人機設計，高效的連接器系統可以提供配電組件（distribution unit），最大限度地減少電纜數量和電纜長度，從而能夠降低機身重量。
工業自動化中的布線挑戰
布線對于任何類型的自動化設備（無論是機器人還是其它設備）來說都可能是一項巨大挑戰。復雜的機器或裝配線可能包含有數百個 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，這種調試必須要派遣能夠提供增值服務、訓練有素的員工到客戶現場進行管理，自然會增加供應商的間接費用。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，修復錯誤會增加調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現問題，則補救成本可能更高。隨后，在具有多個電機和驅動器的工廠中，需要機器設備在整個生命周期內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百個接觸點以解決出現的問題。
利用模塊化連接器系統有助于簡化機器裝配和維護，具有減少裝配時間和調試時間，以及更輕松地進行維護和故障排除等優勢。技術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備。此外，機器設備的整體穩定性和性能及其許多連接性能都可以提高，由于系統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率而受益。此外，模塊化連接器系統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品線。
連接器系統在提供方便、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的特殊要求，這些要求包括允許使用化學品清潔，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以太網網絡中的 PROFINET 快速啟動 （PROFINET Fast Startup，FSU） 和以太網/IO 快速連接（Ethernet/IO QuickConnect）等。
互連系統效率
Molex 的 Brad 互連系統已經在工業自動化領域得到廣泛應用，其模塊化設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連接器符合相應的行業標準，如NFPA 79和IEC規范，可耐受工廠和室外環境中的惡劣工作條件。
Brad M23系列能夠為同步機器人系統中的電機控制和配電提供快速模塊化連接，該系統包含用于信號和電源應用的現場配置連接器和插座，適用于前部安裝和后部安裝應用的6極至19極配置。Brad電源連接器系統可提供"軟布線（soft wiring）"設計，旨在滿足機器人應用的需求，該系統還包括可處理高達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，以及能夠將電源和數據連接結合在一起的Brad Hybrid連接器，這種布局能夠節省空間，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性。兼容M12的Brad Ultra-Lock 系統（見圖1）便于推拉連接器的應用，能夠使傳感器、執行器和其他控制設備實現方便、安全、可靠的連接。
圖1：885031K03M020MicroChange M12 Chordset。（來源：Molex）.
安裝完成后，包括機器人在內的工業自動化系統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，食品和飲料行業的自動化設備就是最好的例證。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，根據食品和飲料行業的要求，這些連接器沒有傳統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，并節省安裝時間。Brad多端口互連系統(MPIS）將傳感器/執行器信號集中到一根主運行電纜中，可在機器設備上實現更好的機械架構布線。對于端接這些電纜，也有靈活的選項，包括 M16/M23連接器、現場端接螺釘端子或直接安裝配置。此外，內置診斷電源和傳感器LED顯示有助于快速檢測設備上的機器狀態和故障。
自動工具更改兼容性
對于較大型機器設備或具有更多I/O的應用，主動聯網Brad HarshIO模塊可以幫助使電纜集中化，并且與M12 Ultra-Lock系統兼容，該系列產品中包括尺寸僅為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通信網絡PLC連接和協議，包括PROFIBUS-DP、DeviceNet、CANopen、Modbus TCP、EtherNet/IP和PROFINET IO，并支持PROFINET FSU 和Ethernet/IP QuickConnect系統，使得它們非常適合于在高速裝配應用中能夠自動進行工具轉換的機器人應用。
FSU 和 QuickConnect 可滿足未來汽車行業的需求，其中數據通信的確立速度要快于傳統工業以太網協議，而每一次改變都需要更換工具。在連接新工具后，兩個系統都可引入額外的專用硬連線連接用于向主控制器發出信號。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以太網的應用。
自動化設備制造商正在尋求可在惡劣環境中實現經濟高效、高密度、高性能和無縫集成現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），并結合IO-Link Digital Hubs.來滿足系統要求。這些模塊支持 IO-Link 通信標準，可將數字鏈路擴展到傳感器和執行器級別。通過與 Brad IO-Link 數字 IO 集線器和模擬適配器結合使用，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絡功能節點，是輸送生產線、機器人、加油站、標簽、貨物托盤和機械臂端工具等應用的理想之選。
結論
市場機遇和商業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展的高級機器人自動化市場機遇，供應商必須應對更大商業壓力，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。
專為快速調試復雜機器和機器人系統而設計的模塊化電源和連接解決方案對于實現上述目標可發揮關鍵作用。除了能夠減少生產線上的人工外，工業機械和自動化系統的電氣調試時間可縮短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勢。此外，未來幾代小型和敏捷機器人設計可將高級自動化的優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品的公司。