能跑马拉松、干家务的人形机器人在互联网上引发热议，而能与人类安全高效协作的机器人，正从科幻奇观快速跃升为现实。

对在以人为中心的环境中运行并执行类似人类任务（如开门、上下楼梯、搬运物品）的机器需求日益增长。在设计具有人形特征并模拟人类动作与能力的机器时，解决功能性、安全性及效率等实际问题是一项巨大的技术难题。

当前量产的人形机器人因应用场景差异显著，而不同地区的需求又各有侧重。每个应用领域或市场都有独特需求，因此初期决策主要围绕三大核心问题：所需硬件配置、各部件间的接口方式，以及安装位置（头部、躯干或四肢）。这需要多家企业整合数千个组件，所有机器人系统部件都必须实现互联互通。

感知和通信

摄像头与激光雷达可提供空间感知功能，通常安装于机器人系统部件最高点：头部。摄像头作为数据传输速率最高的组件，需与机器人中央处理平台（通常位于躯干部位）连接，这需要更长的线缆，从而增加系统复杂性。

Hirose Electric高级技术营销专家马克·沃林（Mark Waring）表示：“人形机器人的高分辨率摄像头标准将处于5到10Gb/s的数据速率范围内，因此在选择连接器电缆解决方案时需要谨慎。柔性印刷电路电缆（FPC）是一种成熟且成本较低的技术，可根据应用需求定制长度。零插入力（ZIF）连接器是良好的终端选项，因为FPC直接插入连接器并通过杠杆闭合。”

Hirose BK13系列连接器

沃林（Waring）表示：“另一种机器人系统方案是采用线对板连接器结构，分别安装在FPC和PCB基板上。比如摄像头内部的传感器板，或是机器人机身底部的处理板。FPC的局限性在于其二维结构只能单向弯曲，但机器人系统设计师们通过类似折纸的折叠技术解决了这一问题。”

Hirose DF80系列连接器

将机器人成组的微同轴电缆连接至PCB提供了较强的灵活性，由于采用独立屏蔽设计，能提供更高的信号完整性。沃林（Waring）表示，带状电缆可剥离并作为成组芯线处理，能够通过接头反复活动，其自由度远超FPC等永久性二维基板。

当需要处理更复杂的任务时，若机器人系统要求信号完整性高、传输速度快且线缆具备良好可弯曲性，AOC光纤解决方案无疑是理想之选。广濑公司技术营销专家迈克尔.怀特（Michael White）表示：“BF4M连接器让工程师既能享受主动式光缆的诸多优势，又能保持紧凑的机器人外形尺寸，其机械操作方式与传统电连接器如出一辙。该连接器的插头组件内置半导体器件，可将电信号转换为光信号进行传输，同时也能将光信号还原为电信号用于接收。”

Hirose IX Industrial系列连接器

激光雷达需要一种坚固、节省空间且高速传输的输入/输出连接器，比如广濑公司的IX工业连接器，这是RJ45接口的更小巧、更坚固的替代方案。怀特（White）说：“USB同样适用于激光雷达的I/O连接。我们提供超过30种规格的常规USB接口，触感舒适且能稳固固定在电路板上。此外还有汽车级USB-C接口，我们称之为AU1，它具备CPA（连接器位置保证）功能，这是一种二次锁定机制。另一个来自汽车领域的例子是GT50，同样是采用1毫米间距的超小型有线板卡连接器。”

机器人系统的头部可能配备Wi-Fi或电源指示灯，或是用于通信或人机交互的液晶屏或 OLED 屏。广濑公司机电工程师凯尔·威尔斯（Kyle Wells）说：“这类屏幕在韩日市场更为常见，主要用于显示文字或表情符号等信息，有时还会配备面部运动电机。我发现这种情况多见于企业试图展示其人工智能技术而非单纯展示人形机器人时。由于电机会占用空间，企业可能需要牺牲摄像头或激光雷达等传感器的采集数据。”

功率输出

凯尔·威尔斯（Kyle Wells）解释道：“机箱是整个计算系统的核心与动力源，因此CPU（处理单元）和电池组很可能都集成在机箱内部，多块PCB板需要同时传输信号和电力，这就要求对所有组件的线路进行精细布线。部分连接会采用大型板间连接方案，而其它需要与PCB平行布线的组件则需要更灵活的布局设计。我们的SnapBee系列解决方案在此类机器人系统应用中尤为实用。它能实现垂直压接式安装，同时保持线路与PCB平行。这种设计通过适度抬升线路，确保机器人系统与电阻、电容、集成电路等元件保持安全间距，从而实现整洁有序的线路布局。”

沃林（Waring）认为：“就尺寸而言， FPC 连接类型可实现良好的功率分配。我们已开始积极将电源轨集成到这些小型化连接器中。例如，拥有一个2至100个信号引脚的连接器，其外形尺寸仅相当于双列0.3或0.35毫米间距架构的几毫米长度，但在这些微型连接器的两端，我们增加了金属化电源轨，通常可处理每端可承受5安培、10安培甚至高达20安培的电流。当然，我们意识到这可能远低于某些重型执行器所需的功率，但这种巧妙结合可供任何设计师利用，通过非常小巧且成本相对较低的连接器解决方案。我们还发现大型人形机器人OEM厂商正在选择小型分立式板线连接方案来满足电源和信号需求。”

平衡

平衡能力对静态和动态运动都至关重要。当机器人系统需要跨越障碍物或适应环境变化时，腿部的协调性就显得尤为关键。凯尔·威尔斯（Kyle Wells）说：“举重时，腿部的运动控制单元会承受额外阻力，因此物体越重，机器人系统就需要加大动力输出，移动速度自然会降低。这就需要采用低速高扭矩的驱动方案，通常需要齿轮电机或独立变速箱来实现。此外，机器人系统在准备举起重物时，还需要调整自身姿态进行预调整。这正是需要运用记忆学习或人工智能学习的场景。通过压力、加速度和旋转传感器采集的数据，能让机器人系统实时感知环境变化并作出反应。”

由于机器人系统可能跌倒，因此需要具备抗冲击和抗振动的能力。人形机器人腿部设计为可弯曲和移动，这就要求其布线方案在腿部完全伸直时，仍能承受电缆的拉伸和张力。

机械臂还会影响平衡与稳定性。“在人形机器人上半身动作中，例如快速拾取物品或挥动高尔夫球杆时，重量会显著改变平衡状态，因此人形机器人内部连接件和线路的重量，以及可用空间的大小，都是需要重点考量的因素，”凯尔·威尔斯（Kyle Wells）表示。

Hirose KW30系列连接器

人形机器人的复杂性主要体现在手部结构上。怀特（White）解释道：“人形机器人手部配备有触觉场传感器、微型电机及电机编码器，这些组件在空间内相互连接。这些组件需要使用细线规格的微线-板连接器，从而确保细线规格与电路板的稳固连接。”

线束解决方案

人形机器人的结构复杂，导致线缆管理成为一大痛点。这些设备不仅增加重量、占用宝贵空间，维修电线电缆损坏还可能造成数小时的生产损失。采用分支适配器可有效减少所需线缆数量。