随着工业生产智能化的要求，工业机器人正逐步从单元化向复杂的多功能发展。作为传递动力和信号的载体，工业机器人用线缆同时也需满足更高的性能要求，需具有更高的耐弯曲性、耐扭转性、耐移动性及耐磨性。

本文在综合分析大量文献资料的基础上，对机器人线缆的定义、行业标准、基本结构和性能要求等进行了深入的探讨，以供线缆企业参考。

精读

机器人线缆是指机器人本体、供电、信号、控制以及机器人周边用线。

✎机器人线缆的分类

1.机器人动力线缆：为机器人提供动力，一般为固定敷设；

2.控制器到示教器线缆：为柔性线缆，对抗拉强度有要求；

3.控制主机到本体连接线缆：包括动力线、I/O线、信号线等，固定或移动敷设；

4. 机器人本体线缆：包括动力线、I/O线、信号线等，对弯曲性能有很高的要求。

       5. 机器人信号线缆：为机器人提供信号指令，具有信号传输能力强、时间短并且非常准确等特点，保证机器人稳定工作。

✎国内外现行的机器人线缆试验标准

1.中国机器人产业联盟，2016年发布，正在上报成为国家标准：

CRIA 0003.1-2016

《工业机器人专用电缆》初稿

2.德国TUV莱茵公司，2016年8月发布，规定了机器人线缆8个机械耐疲劳试验项目，这也是目前众多机器人线缆企业引用的标准：

TUV 2 PfG 2577

“Requirements for Cable Used in Robot System”

3.德国VDE公司，2018年7月发布，标准分为机械试验、耐化学试验、耐温试验、EMC电磁兼容试验、燃烧试验等五大部分：

VDE-PB-0022

“Test Specification Classification of Flexible Industrial Cables”

4.美国UL公司，2018年8月发布，在引用UL 758标准的基础上，规定了4项机械性能测试方法：

UL RP 5770

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

5.国家电线电缆质量监督检验，2019年发布，对机器人线缆提出了更明确的技术要求：

TICW 21-2019

《工业机器人用柔性电缆》

✎机器人线缆设计的基本结构

1.导体结构

推荐采用具有柔韧性的6类特软级导体。一般来说导体越细，电缆的柔韧性越好，但导体过细，会产生电缆缠绕现象。一系列长期的实验提供了单根导线的直径，长度和节向的屏蔽组合，它的抗拉能力。

2.芯线绝缘

机器人线缆绝缘材料不能彼此粘连，而且绝缘层还需要支撑每股单股的导线，绝缘材料通常有聚氯乙烯（PVC）、热塑性弹性体（TPE）、热塑性聚酯弹性体（TPE-E）、聚氟乙烯（ETFE）、聚氨酯（PUR）等。

图1 机器人线缆不同材料组合的运动性能比较

表1 机器人线缆常用材料的力学性能

3.抗拉元件

根据线芯数量，线缆的以及每根芯线交叉区域的空间里应填充抗拉元件，如锦纶纤维、芳纶绳、钢丝加强芯等。

4.绞线结构

成缆的节径比要比较小，节径比小的导线，绞合较紧，结构较稳定，导线柔软、弯曲性更好，一般设计为10~12倍。

5.内护套

有屏蔽的电缆可选择在屏蔽前加一层内护套，可减少绝缘和屏蔽之间的摩擦，保护绝缘芯线不被损坏。应采用挤压成型的内护套，以保证绞线结构不会散乱。

6.屏蔽编织层

用优化的屏蔽结构将屏蔽层紧紧地编织在内护套外，屏蔽层需具备优异的抗扭能力，避免因断裂造成电磁兼容性（EMC）失效，编织网屏蔽并不能提供100%的覆盖率，因为他们在导线表面的覆盖总会有些细小的缝隙，根据编织的紧密程度，编织网通常能够提供75%--95%的覆盖率。

7.外护套

外护套材料通常有PVC，TPE，PUR等几种，其中PUR具有较高的耐弯曲、耐磨损和耐低温，特珠结构使电缆在应用中能够保持很好的稳定性。

✎机器人线缆的性能要求

1.明确使用状态。线缆是否长期经受单向或双向扭转，是否经受弯曲扭转和拉伸的联合动作。

2.明确使用功能。线缆是动力电缆、控制信号电缆，还是监测反馈信号电缆、传输数据电缆、复合电缆等。机器人用柔性线缆包括0.6/1 kV及以下动力线缆、450/750 V及以下控制线缆、伺服线缆以及30 V信号线缆。

3.明确在什么设备上用。工业机器人分弧焊机机器人、点焊机机器人、装配机机器人、喷漆机机器人、搬运机机器人等类型。

4.明确运行速率、运行长度、允许的电压降、数据传输性能等要求。

5.明确使用环境（例如温度和湿度），明确电缆应具备的其他特殊性能（例如阻燃性、抗酸碱性、耐候性、耐高低温、环保要求、抗电磁干扰要求等）。