人形机器人核心传感器技术解析，从编码器到精准运动控制

电子发烧友网报道（文/李弯弯）编码器是 将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

编码器在人形机器人中发挥着重要作用，广泛应用于关节和灵巧手等部位。每个旋转关节需要2个编码器，总计28个；每个线性关节和灵巧手则各需1个编码器，分别对应14个和12个。预计单个人形机器人需要使用约54个编码器。

编码器作为人形机器人的核心传感器，用于实时反馈关节或执行器的位置、速度和方向信息，是实现精准运动控制、动态平衡与复杂动作的基础。人形机器人通常使用磁编码器、电感式编码器或双编码器方案，具体选择取决于关节特性、精度需求及环境适应性要求。

磁编码器的优势是体积小、重量轻、工作温度范围宽、抗冲击、抗震、稳定性强，适合人形机器人复杂运动环境。如特斯拉BOT的旋转执行模组采用磁编码器，确保关节运动精度和稳定性。例如，AS5048磁编码器因其高精度（系统精度最高可达0.05°）、14位高分辨率输出、360°非接触式角度测量、抗外部磁场干扰等特性，成为人形机器人市场的理想选择。

电感式编码器的优势是耐强磁、绝对精度高、结构灵活、环境适应性强、抗强振、无磁滞效应等。如无需在抱闸和编码器之间加隔磁板或拉开距离；为面式传感器，码盘安装同心度和垂直度要求低，安装精度相同情况下绝对精度远高于磁编码器，且不易跳码等。

双编码器方案的原理是，人形机器人关节串联电机和减速器，电机旋转与减速器旋转可能存在差异。双编码器可同时提供电机输入端和减速后输出端的位置信息，弥补传动装置不准确性。例如海德汉KCI 120 Dplus双编码器一体双能，采用一个读数头和两个独立的感应式扫描码盘，提供电机反馈和位置测量功能，确保多个执行器感知和信号联通同步的可靠性。

国内外主要的编码器企业有多摩川、海德汉、雷尼绍等，以及弓望电子、奥普光电、汇川技术、昊志机电、雷赛智能等。如奥普光电，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所牵头设立，专注于光电测控仪器设备等产品的研发、生产与销售。具备自主生产关键光电编码器的能力，在光电技术领域有深厚积累，能为人形机器人提供高质量的编码器产品。

汇川技术专注于工业自动化控制产品的研发、生产和销售，通过收购成立长春汇通光电技术有限公司，具备自主生产关键光电编码器的能力。产品线丰富，涵盖旋转和直线类型编码器，以及增量式和绝对式光电编码器、磁编码器，能满足人形机器人多样化的需求。

雷赛智能专注于工业自动化控制产品的研发、生产和销售，积极拓展机器人领域。成功研发出中空编码器等核心产品，适用于人形机器人，在编码器技术上有一定突破，能为人形机器人提供高性能的编码器解决方案。