최근 휴머노이드 로봇 개발 프로젝트에서 고객은 로봇의 머리에 장착된 비전 시스템을 위한 소형 케이블 어셈블리가 여러 카메라 모듈을 연결하는 데 필요했습니다.
해당 비전 시스템은 얼굴 인식, 환경 인지, 동작 추적을 위해 서로 다른 시야각을 가진 여러 대의 카메라를 통합합니다. 또한 로봇 머리 내부에는 서보 메커니즘, 스피커, 구조 부품, 주 제어 전자장치 등이 함께 탑재되어야 하므로 케이블 어셈블리의 배선 공간이 극도로 제한되었습니다.
이러한 요구 사항을 충족하기 위해 프로젝트에서는 맞춤형 50핀 초유연 마이크로 동축 케이블 어셈블리 aWG42 초미세 마이크로 동축 케이블을 기반으로 한, 0.4mm 피치 I-PEX 커넥터와 다중 분기 케이블 설계를 채택하여 여러 카메라 모듈과 주 제어기 간에 신뢰성 있는 고속 신호 전송을 가능하게 했습니다.
과제 1: 로봇 머리 내부의 극도로 제한된 설치 공간
인간형 로봇 머리 내부에는 일반적으로 카메라, 서보 액추에이터, 오디오 부품 및 구조 지지대가 통합되어 있어 케이블 배선을 위한 공간이 매우 제한적입니다.
본 프로젝트에서는 주 케이블 어셈블리가 좁은 내부 통로를 통과한 후 여러 카메라 모듈에 연결하기 위해 지정된 위치에서 분기해야 했습니다. 기존의 케이블 어셈블리는 확보된 공간에 비해 과도하게 부피가 커서 적용이 불가능했습니다.
따라서 유연성과 소형화가 핵심 설계 우선 과제가 되었습니다.
AWG42 마이크로 동축 케이블 초소형 외경과 뛰어난 유연성을 제공하여 전체 케이블 크기를 크게 줄이면서도 탁월한 신호 전송 성능을 유지합니다. 전선 전체를 차폐하는 대신 개별 전선을 각각 차폐함으로써 굴곡 반경을 작게 만들어 복잡한 내부 구조 속에서도 유연하게 배선할 수 있으며, 커넥터 인터페이스에 가해지는 기계적 응력을 최소화합니다.
과제 2: 다수의 카메라 모듈을 위한 고밀도 신호 전송
비전 시스템은 여러 개의 카메라 모듈을 포함하며, 각 모듈은 독립적인 고속 신호 채널을 필요로 하되 PCB 인터페이스 사용량은 최소화해야 합니다.
고밀도 연결을 실현하기 위해 50핀 인터페이스가 채택되었습니다.
0.4 mm 피치의 I-PEX 커넥터는 극도로 소형의 PCB 영역 내에서 충분한 접점 밀도를 제공하여 여러 개의 고속 신호 채널을 단일 커넥터로 통합할 수 있습니다.
최종 케이블 어셈블리 구성은 다음과 같습니다.
• 50핀 메인 커넥터 1개
• 여러 대의 카메라를 연결하는 분기 케이블
• 각 카메라에 대한 개별 단자 커넥터
• 카메라 설치 위치에 기반한 최적화된 분기 배치
과제 3: 소형 레이아웃에서의 신호 무결성 및 전자기 간섭(EMI) 제어
카메라 해상도와 데이터 전송 속도가 지속적으로 향상됨에 따라, 신호 무결성을 유지하는 것이 핵심 요구사항이 되고 있습니다.
휴머노이드 로봇 내부에서는 케이블 어셈블리가 일반적으로 모터, 전원 모듈, 통신 회로 근처를 따라 배선되며, 이들 모두 전자기 간섭(EMI)을 발생시킵니다.
마이크로 동축 케이블 기술은 이러한 환경에서 상당한 이점을 제공합니다.
각 AWG42 마이크로 동축 도체는 자체 개별 차폐층을 갖추고 있어 외부 EMI를 효과적으로 최소화하고 고속 신호 전송의 안정성을 보장합니다.
최종 케이블 어셈블리는 AWG42 초미세 마이크로 동축 케이블, 0.4mm 피치 I-PEX 커넥터, 그리고 맞춤형 다중 분기 케이블 구조를 활용합니다.
주요 특징은 다음과 같습니다.
• 50핀 고밀도 커넥터 인터페이스
• AWG42 초유연 마이크로 동축 구조
• 멀티카메라 분기 출력 설계
• 개별 차폐 신호선
• 로봇 구조에 맞춘 맞춤형 케이블 길이
• 소형 커넥터 설계
• 제한된 공간을 위한 최적화된 배선 솔루션
핫텐 케이블에서 당사의 엔지니어링 지원 프로세스는 다음을 포함합니다:
• 도면 검토 및 커넥터 검증
• 케이블 배선 가능성 평가
• 제조 용이성(DFM) 분석
• 신호 무결성 및 케이블 구조 평가
• 신속한 견적 지원
• 빠른 공학 도면 생성
• 프로토타입 제작 및 검증
• 소량 생산 지원
휴머노이드 로봇의 비전 시스템은 케이블 어셈블리 설계에 점차 더 엄격한 요구 사항을 제시합니다. 설치 공간이 제한되어 있고, 여러 카메라를 연결해야 하며, 고속 데이터 전송이 필요하기 때문에 일반적인 상용 제품보다는 고도로 맞춤화된 케이블 솔루션이 종종 요구됩니다.
호튼 케이블(Hotten Cable)은 첨단 로봇공학, 머신 비전, 의료 기기, 산업 자동화 및 기타 소형 고속 인터커넥트 응용 분야를 위해 특별히 설계된 맞춤형 마이크로 동축 케이블 어셈블리 개발을 전문으로 합니다.
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