ชุดสายเคเบิลไมโครโคแอ็กเซียล 50 ขาสำหรับระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์รูปแบบมนุษย์

ข้อมูลพื้นฐานของโครงการ

ในโครงการพัฒนาหุ่นยนต์รูปแบบมนุษย์ล่าสุด หุ่นยนต์ ลูกค้าต้องการชุดสายเคเบิลขนาดกะทัดรัดสำหรับระบบวิชั่นที่ติดตั้งบนศีรษะของหุ่นยนต์ เพื่อเชื่อมต่อโมดูลกล้องหลายตัว

ระบบการมองเห็นนี้ผสานรวมกล้องหลายตัวที่มีมุมมองต่างกัน เพื่อใช้ในการรับรู้ใบหน้า การจดจำสภาพแวดล้อม และการติดตามการเคลื่อนไหว เนื่องจากส่วนศีรษะของหุ่นยนต์ยังต้องจัดวางกลไกเซอร์โว ลำโพง ชิ้นส่วนโครงสร้าง และอุปกรณ์ควบคุมหลักไว้ด้วย ทำให้พื้นที่ที่สามารถเดินสายเคเบิลได้มีจำกัดอย่างยิ่ง

เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ โครงการจึงใช้ชุดสายเคเบิลแบบกำหนดเอง 50 พิน ที่มีความยืดหยุ่นสูงเป็นพิเศษ ชุดสายเคเบิลไมโครโคแอ็กเชียล โดยใช้สายไมโครโคแอ็กเซียลขนาดเล็กมากแบบ AWG42 ขั้วต่อ I-PEX ระยะห่างระหว่างพิน 0.4 มม. และการออกแบบสายแบบแยกแขนหลายเส้น ซึ่งทำให้สามารถส่งสัญญาณความเร็วสูงได้อย่างเชื่อถือได้ระหว่างโมดูลกล้องหลายตัวกับคอนโทรลเลอร์หลัก

ความท้าทายด้านการออกแบบสามประการ

ความท้าทายข้อที่ 1: พื้นที่ติดตั้งภายในหัวของหุ่นยนต์มีจำกัดอย่างยิ่ง

ภายในหัวของหุ่นยนต์รูปแบบมนุษย์โดยทั่วไปจะต้องติดตั้งกล้อง แอคทูเอเตอร์แบบเซอร์โว ชิ้นส่วนระบบเสียง และโครงสร้างรองรับ ซึ่งทำให้มีพื้นที่เหลือสำหรับการจัดเดินสายเคเบิลน้อยมาก

ในโครงการนี้ ชุดสายเคเบิลหลักจำเป็นต้องผ่านช่องทางภายในที่แคบมาก และแยกแขนออกไปยังตำแหน่งที่กำหนดเพื่อเชื่อมต่อกับโมดูลกล้องหลายตัว ซึ่งชุดสายเคเบิลแบบดั้งเดิมมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับพื้นที่ที่มีอยู่

ดังนั้น ความยืดหยุ่นและขนาดที่กะทัดรัดจึงกลายเป็นลำดับความสำคัญหลักในการออกแบบ

สาย AWG42 ไมโครโคแอกเซียล (micro-coaxial cable) มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เล็กมากและมีความยืดหยุ่นสูงเป็นพิเศษ ช่วยลดขนาดโดยรวมของสายเคเบิลได้อย่างมาก โดยยังคงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณที่ยอดเยี่ยมไว้ ด้วยการใช้ตัวนำที่มีการป้องกันแบบแยกชิ้นแทนการป้องกันแบบรวมทั้งหมด ทำให้สายเคเบิลมีรัศมีการโค้งที่เล็กลง ส่งผลให้สามารถจัดวางเส้นทางได้อย่างยืดหยุ่นภายในโครงสร้างภายในที่ซับซ้อน และลดแรงเครื่องจักรที่กระทำต่อส่วนเชื่อมต่อให้น้อยที่สุด

ความท้าทายข้อที่ 2: การส่งสัญญาณแบบความหนาแน่นสูงสำหรับโมดูลกล้องหลายตัว

ระบบวิชั่นประกอบด้วยโมดูลกล้องหลายตัว โดยแต่ละตัวต้องการช่องสัญญาณความเร็วสูงที่แยกจากกันอย่างอิสระ พร้อมทั้งลดการใช้พื้นที่ส่วนติดต่อที่แผงวงจร (PCB) ให้น้อยที่สุด

เพื่อให้บรรลุการเชื่อมต่อแบบความหนาแน่นสูง จึงเลือกใช้ส่วนติดต่อแบบ 50 พิน

ขั้วต่อ I-PEX ที่มีระยะห่างระหว่างพิน 0.4 มม. ให้ความหนาแน่นของการสัมผัสที่เพียงพอภายในพื้นที่ติดตั้งบนแผงวงจร (PCB) ที่มีขนาดกะทัดรัดมาก ทำให้สามารถรวมช่องสัญญาณความเร็วสูงหลายช่องเข้าไว้ในขั้วต่อเดียวได้

ชุดสายเคเบิลขั้นสุดท้ายประกอบด้วย:

• ขั้วต่อหลักแบบ 50 พิน

• สายเคเบิลแยกหลายช่องสำหรับกล้อง

• ขั้วต่อปลายทางแยกแต่ละตัวสำหรับกล้องแต่ละตัว

• การจัดวางสายแยกที่เหมาะสมตามตำแหน่งการติดตั้งกล้อง

ความท้าทายข้อที่ 3: ความสมบูรณ์ของสัญญาณและการควบคุมสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในโครงสร้างที่มีขนาดกะทัดรัด

เมื่อความละเอียดของกล้องและความเร็วในการส่งข้อมูลเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณจึงกลายเป็นข้อกำหนดที่สำคัญยิ่ง

ภายในหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ ชุดสายเคเบิลโดยทั่วไปจะถูกเดินเส้นใกล้กับมอเตอร์ โมดูลแหล่งจ่ายพลังงาน และวงจรการสื่อสาร ซึ่งทั้งหมดนี้สร้างสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

เทคโนโลยีสายไมโครโคแอ็กเซียลให้ข้อได้เปรียบอย่างมากในสภาพแวดล้อมเช่นนี้

ตัวนำไมโครโคแอ็กเซียลขนาด AWG42 แต่ละเส้นมีชั้นป้องกันสัญญาณรบกวนแบบแยกต่างหาก ซึ่งช่วยลดสัญญาณรบกวนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันการส่งสัญญาณความเร็วสูงอย่างมั่นคง

การประกอบสายเคเบิล ภาพรวมของโซลูชัน

ชุดสายเคเบิลสุดท้ายใช้สายไมโครโคแอ็กเซียลขนาด AWG42 ที่มีความบางพิเศษ ตัวเชื่อมต่อ I-PEX ที่มีระยะห่างระหว่างขา (pitch) 0.4 มม. และสถาปัตยกรรมชุดสายเคเบิลแบบแยกหลายช่องที่ออกแบบเฉพาะ

ลักษณะสําคัญประกอบด้วย:

• อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อแบบความหนาแน่นสูง 50 พิน

• โครงสร้างไมโครโคแอ็กเซียลที่ยืดหยุ่นสูงแบบ AWG42

• การออกแบบขาแยกสำหรับกล้องหลายตัว

• เส้นสัญญาณที่มีการหุ้มเกราะแยกกันแต่ละเส้น

• ความยาวสายที่ออกแบบเฉพาะตามโครงสร้างของหุ่นยนต์

• การออกแบบตัวเชื่อมต่อที่มีขนาดกะทัดรัด

• วิธีการจัดวางสายที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่จำกัด

จากแบบแปลนสู่ต้นแบบ

ที่ Hotten Cable กระบวนการสนับสนุนทางวิศวกรรมของเราประกอบด้วย:

• การตรวจสอบแบบแปลนและการยืนยันตัวเชื่อมต่อ

• การประเมินความเป็นไปได้ในการจัดวางสายเคเบิล

• การวิเคราะห์การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM)

• การประเมินความสมบูรณ์ของสัญญาณและโครงสร้างสายเคเบิล

• การให้การสนับสนุนด้านการเสนอราคาอย่างรวดเร็ว

• การสร้างแบบวาดทางวิศวกรรมอย่างรวดเร็ว

• การผลิตต้นแบบและการตรวจสอบความถูกต้อง

• การสนับสนุนการผลิตในปริมาณน้อย

บทสรุป

ระบบการมองเห็นสำหรับหุ่นยนต์รูปแบบมนุษย์มีข้อกำหนดที่เข้มงวดขึ้นเรื่อย ๆ ต่อการออกแบบชุดสายเคเบิล โดยพื้นที่สำหรับติดตั้งที่จำกัด จำนวนการเชื่อมต่อกล้องหลายจุด และการส่งข้อมูลความเร็วสูง มักจำเป็นต้องใช้โซลูชันสายเคเบิลที่ออกแบบเฉพาะตามความต้องการมากกว่าผลิตภัณฑ์ทั่วไปที่มีจำหน่ายในท้องตลาด

ที่ Hotten Cable เราเชี่ยวชาญในการพัฒนาชุดสายเคเบิลไมโครโคแอ็กเซียลแบบกำหนดเองสำหรับหุ่นยนต์ขั้นสูง ระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักร อุปกรณ์ทางการแพทย์ การควบคุมอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม และแอปพลิเคชันการเชื่อมต่อความเร็วสูงอื่น ๆ ที่มีขนาดกะทัดรัด