Les connecteurs hybrides compacts simplifient le câblage des robots humanoïdes

Molex a présenté une plateforme compacte de connecteurs hybrides conçue pour acheminer l’alimentation électrique et les communications à haut débit à travers des articulations et des actionneurs robotiques où l’espace est limité. L’architecture combine des contacts de puissance pouvant atteindre 15 A avec une communication Ethernet 1000BASE-T1 à 1 Gbit/s dans une interface unique destinée aux robots humanoïdes, aux robots mobiles autonomes (AMR) et aux systèmes avancés d’automatisation industrielle.

Cette conception répond à une problématique concrète de fabrication qui prend de l’importance à mesure que les systèmes robotiques évoluent vers des volumes de production plus élevés : acheminer l’alimentation et les communications de commande à travers des mécanismes articulés de plus en plus compacts sans recourir à plusieurs connecteurs distincts ni à un câblage manuel complexe.

Connectivité compacte pour les articulations robotiques
Les ensembles robotiques multiaxes, tels que les poignets, les coudes, les genoux, les chevilles et les mécanismes du cou, intègrent généralement des actionneurs, des capteurs et des composants électroniques de commande dans un espace mécanique limité. Ces composants nécessitent à la fois une alimentation électrique et des liaisons de communication, tout en préservant la liberté de mouvement de l’articulation.

L’utilisation de connecteurs distincts pour l’alimentation et les signaux augmente l’espace nécessaire au cheminement du câblage à l’intérieur de ces mécanismes. Lorsque les connecteurs conventionnels ne peuvent pas traverser les ouvertures internes, les fabricants peuvent être contraints d’acheminer manuellement des fils individuels, puis de réaliser les terminaisons ou les soudures pendant l’assemblage final. Cette méthode ajoute des opérations d’assemblage et crée des points de terminaison supplémentaires.

Le nouveau connecteur de Molex regroupe ces fonctions dans une seule interface fil-à-carte. Il prend en charge une alimentation pouvant atteindre 15 A ainsi qu’une communication Ethernet 1000BASE-T1 à 1 Gbit/s, permettant de réunir l’alimentation de l’actionneur et les données de commande dans un système de connexion compact.

Un profil de passage de 5,65 mm permet d’acheminer des faisceaux de câbles préassemblés à travers des canaux internes étroits dans les actionneurs, les membres articulés, les articulations robotiques et les effecteurs terminaux. Selon Molex, cette configuration nécessite jusqu’à 50 % de surface de passage en moins par rapport à d’autres approches.

Cette réduction de l’espace nécessaire au cheminement est particulièrement pertinente pour les architectures de robots humanoïdes, car la diminution du nombre de câbles acheminés séparément peut simplifier l’intégration mécanique et l’assemblage.

Alimentation et Ethernet dans une interface unique
1000BASE-T1 assure une communication Ethernet à 1 Gbit/s sur une seule paire torsadée symétrique. Dans les architectures robotiques, ce type de liaison peut transporter les informations de commande et les données des capteurs entre des composants électroniques distribués, tandis que des contacts de puissance distincts intégrés au même connecteur alimentent l’actionneur ou le sous-système concerné.

La combinaison de ces fonctions ne signifie pas que l’alimentation et Ethernet utilisent les mêmes contacts électriques. Le connecteur intègre au contraire des contacts dédiés à la puissance et aux données dans une seule interface mécanique.

Cette configuration peut réduire le nombre de boîtiers de connecteurs et de terminaisons de câbles nécessaires au niveau de chaque articulation robotique. Dans les systèmes comportant de nombreux axes articulés, ces réductions peuvent se cumuler à l’échelle de l’ensemble de l’architecture de câblage.

Configurations verticales et coudées pour les espaces restreints
La famille de connecteurs est disponible avec des orientations d’accouplement verticales et coudées. Ces options permettent aux concepteurs de sélectionner la direction de sortie du câble en fonction de l’espace disponible sur le circuit imprimé et à l’intérieur du boîtier.

Les configurations coudées peuvent être utilisées lorsque les câbles doivent cheminer parallèlement à un circuit imprimé ou au boîtier d’un actionneur, tandis que les connexions verticales conviennent aux configurations dans lesquelles l’interface d’accouplement est positionnée perpendiculairement au circuit imprimé.

La maîtrise de la direction de sortie du câble peut également réduire sa flexion immédiatement derrière le connecteur, un paramètre important pour les ensembles soumis à des mouvements répétés.

Molex décrit la construction mécanique comme résistante aux vibrations et conçue pour supporter des mouvements continus ainsi que des flexions répétées. Cette conception cible les applications dans lesquelles les connexions électriques sont soumises à des mouvements pendant toute la durée de fonctionnement du robot.

Les faisceaux préassemblés facilitent l’augmentation des volumes de production
L’un des principaux objectifs de fabrication consiste à remplacer l’acheminement et la terminaison manuels des fils par des faisceaux de câbles préassemblés.

Dans les articulations compactes conventionnelles, il peut être nécessaire de faire passer des conducteurs individuels à travers de petites ouvertures mécaniques avant de souder ou de raccorder les bornes pendant l’assemblage final. Un ensemble de connexion capable de traverser un passage de 5,65 mm permet d’effectuer la terminaison plus tôt dans le processus de fabrication.

Le faisceau terminé peut ensuite être acheminé à travers l’actionneur ou l’articulation, puis raccordé pendant l’assemblage du système.

Cette approche facilite l’utilisation de sous-ensembles prêts à connecter et peut réduire le nombre d’opérations manuelles de terminaison nécessaires lors de l’intégration finale du robot.

Cet aspect devient plus important à mesure que le nombre d’actionneurs augmente. Molex cite une analyse de la chaîne d’approvisionnement réalisée en 2026 par McKinsey & Company, selon laquelle les systèmes d’actionneurs articulaires peuvent représenter environ 40 à 60 % de la nomenclature totale d’un robot humanoïde. L’entreprise fait également référence à des architectures humanoïdes intégrant environ 50 actionneurs articulés.

À cette échelle, les dimensions des connecteurs, le poids des faisceaux, les méthodes de terminaison et le temps d’assemblage deviennent des paramètres de fabrication à l’échelle du système plutôt que de simples caractéristiques de composants individuels.

Connectivité pour le calcul, les capteurs et les systèmes de mouvement
Le connecteur hybride s’intègre dans l’architecture de connectivité plus large proposée par Molex pour les robots humanoïdes, les AMR et les systèmes d’automatisation industrielle.

Au niveau du calcul central, l’entreprise propose des connecteurs mezzanine haute densité Mirror Mezz destinés aux interfaces à haut débit, notamment pour les plateformes basées sur le module NVIDIA Jetson Thor.

Pour les systèmes de détection distribués, Molex propose des connecteurs carte-à-carte Quad-Row ainsi que des systèmes d’interconnexion High-Speed FAKRA-Mini destinés notamment à la vision spatiale, au LiDAR et aux réseaux de capteurs tactiles.

Les parties de la distribution électrique du robot nécessitant des courants plus élevés peuvent utiliser les systèmes de connecteurs Mega-Fit et EXTreme Ten60, tandis que l’interface hybride compacte assure l’alimentation et les communications au plus près des actionneurs articulés et des autres sous-systèmes soumis à de fortes contraintes mécaniques.

Ensemble, ces catégories de connecteurs répondent aux différentes exigences électriques entre le traitement central par intelligence artificielle, les systèmes de perception et les systèmes mécaniques de mouvement distribués.

Production en série prévue pour fin 2026
Molex fournit des échantillons et des ensembles fonctionnels d’évaluation destinés à l’intégration dans les conceptions des clients et aux évaluations conjointes.

Le passage à la production commerciale en série est prévu pour fin 2026, ce qui destine cette famille de connecteurs aux plateformes robotiques évoluant du développement de prototypes vers des volumes de fabrication plus élevés.

Contexte supplémentaire :
Cette section présente des spécifications techniques et des comparaisons concurrentielles qui ne figuraient pas dans l’annonce initiale du produit

La connectivité hybride pour l’alimentation et les signaux est déjà utilisée dans les moteurs industriels, les équipements d’automatisation et les systèmes de transport. Les solutions disponibles diffèrent toutefois sensiblement en matière de capacité de courant, de transmission de données, de protection contre l’environnement et de dimensions physiques.

Le connecteur hybride Motorman de TE Connectivity, par exemple, intègre l’alimentation, les signaux et les données dans un seul boîtier rectangulaire. Selon TE, cette architecture peut réduire jusqu’à 50 % l’espace requis pour le boîtier et les câbles, tout en diminuant la longueur des câbles jusqu’à 70 %. Le système prend en charge les communications Cat5e et offre un indice de protection IP65. Sa conception vise principalement les applications d’automatisation industrielle décentralisée plutôt que l’acheminement de câbles à travers des articulations robotiques extrêmement étroites.

Le BH12 de Hirose constitue un autre point de comparaison mesurable pour la connectivité hybride. Il combine deux contacts de puissance de 20 A avec des contacts de signal destinés à des courants plus faibles dans un connecteur présentant un diamètre de fiche de 13,8 mm et offrant une protection IPX6/IPX7 lorsqu’il est accouplé. Le BH12 présente donc une capacité de courant spécifiée supérieure à celle de l’interface 15 A de Molex, tandis que son diamètre de fiche publié de 13,8 mm illustre les différentes priorités d’intégration mécanique entre les connecteurs industriels ou de mobilité résistants à l’eau et le profil de passage de 5,65 mm ciblé par la conception de Molex.

Hirose propose également l’interface ix Industrial pour les applications Ethernet industrielles compactes. Le connecteur prend en charge une transmission Cat5e à 1 Gbit/s et une transmission Cat6A pouvant atteindre 10 Gbit/s. Hirose indique une réduction de taille de 75 % par rapport aux solutions RJ45 conventionnelles. Contrairement à l’architecture hybride de Molex, ix Industrial constitue toutefois principalement une interface de données compacte et non une connexion intégrée combinant une alimentation de 15 A et une communication Ethernet.

Ces produits ne constituent donc pas des équivalents fonctionnels directs. Leurs spécifications publiées illustrent les compromis techniques liés à la conception des systèmes d’interconnexion robotiques : une capacité de courant plus élevée, une protection renforcée contre l’environnement, des débits de données supérieurs et des dimensions minimales de passage imposent des contraintes mécaniques différentes. La conception de Molex privilégie spécifiquement la combinaison d’une alimentation de 15 A, d’un Ethernet sur paire unique à 1 Gbit/s et d’un profil de passage de 5,65 mm pour les articulations robotiques et les actionneurs soumis à des contraintes d’espace.

Édité par Sucithra Mani, éditrice d’Induportals – adapté avec l’aide de l’intelligence artificielle.

www.molex.com