Robotica PCB-assemblage

Welke functies moet een Robotics PCBA hebben?

PCBA (printed circuit board assembly) kan krachtigere functies vervullen dan kale PCB’s (printed circuit board) en de werking van robots ondersteunen. PCBA’s die bij de PRODUCTie van robots worden gebruikt, hebben doorgaans de volgende kenmerken:

• Hoge betrouwbaarheid

  Robots moeten bestand zijn tegen zware omstandigheden, zoals trillingen, schokken, temperatuur- en vochtigheidsveranderingen, stof en elektromagnetische interferentie. Dit betekent dat de PCBA’s zeer betrouwbaar en resistent moeten zijn.

  Vereisten: strikte selectie van materialen (componenten van industriële en automobielkwaliteit), hoge PRODUCTiestandaard (IPC-klasse 3), uitgebreide betrouwbaarheidstests

• Hoge dichtheid en miniaturisatie
  

  Het ontwerp van robots wordt steeds geavanceerder en geminiaturiseerd, vooral voor drones en servicerobots, waar de ruimte voor printplaten beperkt is en kleinere PCBA’s nodig zijn.

  Vereisten: meerlaagse PCB’s (HDI-technologie), BGA/QFN-pakket met nauwkeurige pitch, rigid-flex-kaarten

• Signaalintegriteit en EMI/EMC
  

  Robots zijn kwetsbaar voor interferentie vanwege hun complexe signaalontwerp, dat een verscheidenheid aan interne signaalmodules, sensoren, enz. omvat.

  Vereisten: goed PCB-lay-outontwerp voor robotica, strikte EMC/EMI-testcertificering, goed aardings- en afschermingsontwerp, impedantiecontrole

• Vermogensafhandeling
  

  Omdat de robots worden aangedreven door krachtige motoren, zijn effectieve oplossingen voor warmteafvoer nodig om de prestaties te garanderen.

  Vereisten: zware koperlaag, grote stroomcircuits, efficiënt thermisch beheer

• Robuuste connectoren en interfaces
  

  De interfaces van de robot moeten regelmatig worden ingestoken en losgekoppeld, terwijl bewegende gewrichtsdelen robuuste interfaces vereisen. Robotica PCBA vereist dus het gebruik van hoogwaardige, duurzame connectoren en een trillingsbestendig en anti-loslatingsontwerp.

Belangrijkste componenten gebruikt in PCBA voor robotica

• Microcontrollers

  Microcontrollers zijn het ‘brein’ van de robot, verantwoordelijk voor het verwerken van invoer en het beheren van de algehele activiteiten. De belangrijkste functie van microcontrollers is het beheren van de volledige functies van een robot, naast het verwerken van eventuele gegevensinvoer.

• Motorrijders

  Motoraansturingen nemen veel ruimte in beslag in robotsystemen, zoals in embedded controllers, die de richting en snelheid van motoren regelen.

• Voedingseenheid
  

  Ze leveren rechtstreeks stroom aan printplaten en andere componenten.

• Sensoren en actuatoren
  

  De rol van de sensoren is het verzamelen van essentiële informatie die nodig is uit de gyroscopen, camera’s of versnellingsmeters van de robot.

  De actuatoren moeten elektrische energie omzetten in mechanische bewegingen, maar onder begeleiding van commando’s afkomstig van microcontrollers.

• Communicatiemodules
  

  Via sommige blokken kan de robot eenvoudig verbinding maken met andere instrumenten in de robot via netwerken of software zoals Ethernet-modules, WiFi of Bluetooth.

• Ondersteunende circuits
  

  Ondersteunende circuits, zoals weerstanden en diodes, helpen spanningen te stabiliseren en beschermen geïntegreerde schakelingen en modules.

Trends op het gebied van robotica-PCB-assemblage

Robotics PCBA zal in de toekomst meer veranderingen en ontwikkelingen zien:

• Door de directe integratie van edge computing-mogelijkheden in de PCBA maken AI-chips robotische PCBA-ontwerpupgrades mogelijk.

• Een hogere mate van modulariteit en integratie: gebruik SoM-applicaties (System on Module) om het ontwerp te vereenvoudigen.

• Draadloos en flexibiliteit: Meer draadloze connectiviteit en flexibele circuits in speciale ruimtes, zoals verbindingen.

• Duurzame PRODUCTie: Toegenomen vraag naar milieuvriendelijke materialen en processen, evenals recycling.