隨著工(gong)(gong)業(ye)生產智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)，工(gong)(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人正(zheng)逐步從單(dan)元化(hua)向復雜(za)的(de)多(duo)功能(neng)發展(zhan)。作為傳(chuan)遞動(dong)力和信號(hao)的(de)載體(ti)，工(gong)(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人用線(xian)纜同時也需滿足更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)，需具有(you)更(geng)高(gao)的(de)耐彎(wan)曲性(xing)、耐扭轉性(xing)、耐移動(dong)性(xing)及耐磨(mo)性(xing)。

本文(wen)在綜合分析大量(liang)文(wen)獻資料的(de)(de)基礎上，對機器人線纜的(de)(de)定義、行業標準(zhun)、基本結構和性能要求(qiu)等(deng)進(jin)行了深入的(de)(de)探討(tao)，以(yi)供線纜企(qi)業參(can)考(kao)。

精讀

機(ji)(ji)器人線纜(lan)是指機(ji)(ji)器人本體、供電(dian)、信號(hao)、控制以及(ji)機(ji)(ji)器人周邊用線。

?機器人(ren)線(xian)纜的分類

1.機器人動力線纜：為(wei)機器人提供動力，一般(ban)為(wei)固定敷設(she)；

2.控制器到示教器線(xian)纜(lan)：為柔性線(xian)纜(lan)，對抗(kang)拉強(qiang)度(du)有要求；

3.控制主(zhu)機(ji)到本體連(lian)接線(xian)(xian)纜：包(bao)括動力(li)線(xian)(xian)、I/O線(xian)(xian)、信號線(xian)(xian)等，固定或移動敷(fu)設；

4. 機器人本體線(xian)纜：包括動力線(xian)、I/O線(xian)、信號(hao)線(xian)等，對(dui)彎曲性能有很高的(de)要求。

       5. 機(ji)器人(ren)信(xin)號(hao)線纜(lan)：為機(ji)器人(ren)提(ti)供信(xin)號(hao)指令，具有信(xin)號(hao)傳輸能力強、時(shi)間短(duan)并且(qie)非常準(zhun)確等特點，保證機(ji)器人(ren)穩定工作。

?國(guo)內外現(xian)行的機器人線纜試驗標準

1.中(zhong)國機器(qi)人產業(ye)聯(lian)盟，2016年發(fa)布，正在上(shang)報成(cheng)為國家標(biao)準：

CRIA 0003.1-2016

《工(gong)業機(ji)器人專用電(dian)纜》初稿

2.德國TUV萊茵公(gong)司，2016年8月發布，規定(ding)了機器(qi)(qi)人線纜(lan)8個(ge)機械耐疲勞(lao)試驗項目，這也是目前眾多機器(qi)(qi)人線纜(lan)企業引用的標準(zhun)：

TUV 2 PfG 2577

“Requirements for Cable Used in Robot System”

3.德國VDE公司，2018年7月發(fa)布，標準分(fen)為機械(xie)試(shi)驗、耐化(hua)學(xue)試(shi)驗、耐溫(wen)試(shi)驗、EMC電(dian)磁兼容試(shi)驗、燃(ran)燒(shao)試(shi)驗等五大部分(fen)：

VDE-PB-0022

“Test Specification Classification of Flexible Industrial Cables”

4.美國(guo)UL公司，2018年8月發(fa)布，在(zai)引用UL 758標(biao)準(zhun)的基礎上(shang)，規定了4項(xiang)機械(xie)性能測試(shi)方法：

UL RP 5770

“Recommended Practice for Evaluating Cables for Use in Repeated Flexing Applications"

5.國(guo)家電(dian)線電(dian)纜質量(liang)監督檢驗(yan)，2019年發布，對機器人(ren)線纜提(ti)出了更明確的技術要求(qiu)：

TICW 21-2019

《工業機(ji)器人用柔性電纜》

?機器人線纜設計的基本結(jie)構(gou)

1.導體結構

推薦采用具有(you)柔韌(ren)(ren)性(xing)的(de)6類特(te)軟(ruan)級導(dao)體(ti)。一般來說導(dao)體(ti)越細，電纜的(de)柔韌(ren)(ren)性(xing)越好，但導(dao)體(ti)過(guo)細，會產(chan)生電纜纏(chan)繞現象(xiang)。一系(xi)列長(chang)期(qi)的(de)實驗提(ti)供了單(dan)根導(dao)線的(de)直徑，長(chang)度和節(jie)向的(de)屏蔽組合(he)，它的(de)抗拉能力。

2.芯線絕緣

機器(qi)人線纜絕緣材料(liao)(liao)不能彼此粘連，而且絕緣層還需要(yao)支撐每(mei)股(gu)單股(gu)的導線，絕緣材料(liao)(liao)通常(chang)有聚氯乙烯（PVC）、熱塑(su)(su)性(xing)彈性(xing)體（TPE）、熱塑(su)(su)性(xing)聚酯彈性(xing)體（TPE-E）、聚氟乙烯（ETFE）、聚氨酯（PUR）等(deng)。

圖1 機器人(ren)線纜不同材料組合的運(yun)動性能比較

表(biao)1 機器人線纜常(chang)用材料(liao)的力學性(xing)能

3.抗拉元件

根(gen)據線(xian)芯數量，線(xian)纜的以及每根(gen)芯線(xian)交叉區域(yu)的空(kong)間里(li)應填充抗拉元件，如錦綸纖維、芳綸繩、鋼絲加強芯等。

4.絞線結構

成纜的節徑比要比較(jiao)小(xiao)，節徑比小(xiao)的導(dao)線(xian)，絞合較(jiao)緊，結構較(jiao)穩定，導(dao)線(xian)柔軟、彎(wan)曲性更好，一般設(she)計為10~12倍。

5.內護套

有(you)屏蔽的(de)電纜可選擇在屏蔽前加一層(ceng)內(nei)護(hu)套，可減少(shao)絕(jue)緣和屏蔽之間的(de)摩擦，保護(hu)絕(jue)緣芯(xin)線不被(bei)損壞。應采用擠壓成型的(de)內(nei)護(hu)套，以保證絞線結構不會散(san)亂。

6.屏蔽編織層

用優化的屏(ping)蔽(bi)結構將屏(ping)蔽(bi)層(ceng)緊(jin)(jin)緊(jin)(jin)地編織(zhi)在(zai)(zai)內護套外(wai)，屏(ping)蔽(bi)層(ceng)需具(ju)備優異(yi)的抗扭能力(li)，避(bi)免因斷裂造成電磁兼容性(xing)（EMC）失效，編織(zhi)網(wang)屏(ping)蔽(bi)并不能提(ti)供100%的覆(fu)蓋(gai)率(lv)，因為他(ta)們(men)在(zai)(zai)導線表面(mian)的覆(fu)蓋(gai)總會有(you)些細小的縫(feng)隙，根據編織(zhi)的緊(jin)(jin)密程度，編織(zhi)網(wang)通常能夠提(ti)供75%--95%的覆(fu)蓋(gai)率(lv)。

7.外護套

外護套材料通常有PVC，TPE，PUR等幾種，其(qi)中(zhong)PUR具有較(jiao)高的耐(nai)彎曲、耐(nai)磨損和(he)耐(nai)低溫(wen)，特珠結構(gou)使電(dian)纜在(zai)應用中(zhong)能(neng)夠保(bao)持很好(hao)的穩定性。

?機器(qi)人線(xian)纜的性能要(yao)求

1.明確使用狀態。線(xian)纜是否長期經受單向或雙向扭(niu)(niu)轉，是否經受彎(wan)曲扭(niu)(niu)轉和拉伸的(de)聯(lian)合(he)動(dong)作。

2.明確(que)使用功能(neng)。線(xian)纜(lan)(lan)(lan)是(shi)動(dong)力(li)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)、控(kong)制信(xin)號電(dian)纜(lan)(lan)(lan)，還是(shi)監(jian)測反饋信(xin)號電(dian)纜(lan)(lan)(lan)、傳輸數據(ju)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)、復(fu)合電(dian)纜(lan)(lan)(lan)等(deng)。機(ji)器人用柔(rou)性線(xian)纜(lan)(lan)(lan)包括0.6/1 kV及(ji)以(yi)下動(dong)力(li)線(xian)纜(lan)(lan)(lan)、450/750 V及(ji)以(yi)下控(kong)制線(xian)纜(lan)(lan)(lan)、伺(si)服線(xian)纜(lan)(lan)(lan)以(yi)及(ji)30 V信(xin)號線(xian)纜(lan)(lan)(lan)。

3.明確在什么設備上用。工業機(ji)(ji)器(qi)人(ren)分弧(hu)焊機(ji)(ji)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)、點焊機(ji)(ji)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)、裝配機(ji)(ji)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)、噴漆(qi)機(ji)(ji)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)、搬運機(ji)(ji)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)等類型(xing)。

4.明(ming)確運(yun)(yun)行(xing)速(su)率、運(yun)(yun)行(xing)長度、允許的電壓降、數據傳輸性能等要求。

5.明確(que)使用環境（例如(ru)溫(wen)度和濕度），明確(que)電(dian)纜(lan)應具備的(de)其他特(te)殊性能(neng)（例如(ru)阻(zu)燃性、抗酸堿(jian)性、耐(nai)候性、耐(nai)高低溫(wen)、環保(bao)要求、抗電(dian)磁干擾(rao)要求等）。