■连接器是人形机器人的重要电子元器件,具有传递电力、信号和数据,支持结构运动,
便于快速安装与维护等功能
连接器可为人形机器人传递电力、信号和数据,是人形机器人信息与能量传输的桥粱。连接器是一种连接电气端子以形成电路的耦合装置,作为关键基础元器件用以实现电线、电缆、印刷电路板和电子元件之间的连接,从而传输信号或电磁能量,并保持系统与系统之间不发生信号失真和能量损失等变化,具备机械、电气、环境三大性能。人形机器人用连接器,可用于伺服系统中电机和驱动器的连接、伺服系统中电机和控制器的连接、视觉系统和控制器等的连接。
连接器是人形机器人结构运动的支持者,赋能人形机器人适应更多动态场景。在人形机器人不断追求仿生化、高自由度和复杂动作的背景下,连接器不仅承担着信息与能量传输的职责,更成为结构运动中的关键支持者。人形机器人在运动过程中,关节频繁转动、部件持续拉伸和压缩。连接部位承受着持续的机械应力。工业级连接器通常采用螺纹锁紧、卡扣式、或推拉自锁结构,能够有效防止因震动、冲击或弯折而产生的松脱或接触不良,保障信号与电力在运动中的持续稳定。连接器的防水性、耐温、耐腐蚀与抗电磁干扰性能,保证了其在恶劣条件下依然稳定工作,为人形机器人走出实验室、走向复杂真实场景莫定基础。
连接器的使用使人形机器人得以快速装备与维护,是模块化系统的支点。连接器的应用显著提升人形机器人在安装和维护过程中的便捷性。如果人形机器人的某种电子元部件失效,在装有连接器时可以快速更换失效元部件。随着技术进步,连接器的可插拔属性为系统升级提供便利,便于快速更换性能更优的元部件。此外,连接器的使用支持模块化设计,利于提升人形机器人设计的灵活性,为工程师设计和集成新产品提供更大的灵活性。
■工信部《人形机器人创新发展指导意见》明确要求2025年核心零部件国产化率达50%,
连接器被列为重点攻关领域。人形机器人连接器正朝着机械性能更优、智能集成化、无线与高频化方向发展
机械性能更优:人形机器人连接器相较工业级连接器,对于连接器的轻量化、耐高温、机械寿命等性能要求更高。多家连接器企业从材料和制作工艺角度出发,优化其连接器性能使其更好适配人形机器人的需求。例如,中航光电的高压连接器采用铝代铜材料,重量降低20%,成本下降40%,已配套比亚迪人形机器人电池系统。维峰电子已量产可承受125℃高温的碳化硅触点连接器,寿命较传统镀金触点提升3倍。广濑电机研发的液态金属密封技术可实现IP69K防护,适用极端场景。
智能集成化:人形机器人连接器通过搭载传感器、微处理器、AI芯片等智能零部件集成自诊断、边缘计算、远程维护等多种功能。连接器通过搭载传感器、微处理器,集成自诊断功能,能够实时监测接触电阻、温度,实现故障预警;通过搭载A芯片集成边缘计算能力,能够实现数据预处理,减少主控制器负载;通过集成Wi-Fi、蓝牙或5G模块,机器人连接器能够与外部设备、云端服务器进行数据交换,实现远程维护等。例如,安费诺将AI芯片集成至连接器,能够实现数据预处理,减少主控制器负载,延迟低于10ms。泰科推出的内置传感器连接器,能够实时监测接触电阻、温度,故障预警准确率达99%.
无线与高频化:未来的智能连接器将支持无线传输技术,如无线电力传输、无线数据通信,在不需要物理接触的情况下完成数据或电力传输。例如,立讯精密为Optimus提供的中控模组连接器采用LCP天线技术,抗干扰能力较传统方案提升50%,成本降低30%。安费诺的MicroSpaceXS“连接器支持5G/6G网络切换,延迟低于10ms,应用于智元远征A2-D的情感识别模块。莫仕预测,2030年人形机器人连接器需支持100Gbps以上传输速率,以适配边缘AI芯片。
■人形机器人所需连接器的数量呈现先升后降趋势,目前人形机器人连接器的数据超
120个,未来有望下降至100以内
人形机器人用连接器可分为动力类、编码器类、控制器类以及视觉类四种类型。动力类连接器用于人形机器人伺服系统中的电机和驱动器的连接,传输动力信号。编码器类连接器用于人形机器人伺服系统中的电机和驱动器的连接,传输编码信号,要求较高,一般要求带屏蔽功能,具备较强的抗干扰性,属于低压,因此体积较小。控制器类连接器用于人形机器人控制器和伺服系统的连接,传输控制信号,这种连接器要求最高。视觉类连接器用于人形机器人视觉和控制器的连接。
以特斯拉人形机器人为例,特斯拉动力类、编码器类、控制类用连接器是根据轴来确定用量,有多少轴就用多少根,早期特斯拉人形机器人的轴数大概是20-40个,每套伺服系统会用到3套左右连接器。此外,视觉类用连接器一般会用到4个以上的连接器。早期特斯拉人形机器人需要的连接器数量约为124个,特斯拉Optimus Gen 3采用的连接器数量较早期版本增加15%~20%。此外,据全球首个世界人形机器人运动会组委会透露,参赛机器人平均搭载120个定制连接器。未来,随着人形机器人线束的集成化和结构化发展,人形机器人所采用的线束连接器数量预计将下降至100以内。
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