Un codificador magnético es un sensor que utiliza cambios en un campo magnético para medir el ángulo, la dirección y la velocidad de rotación. En términos simples, actúa como el 'proprioceptor' del robot: cuando el 'cerebro' del robot emite una orden como 'levantar el brazo izquierdo 30 grados', el El codificador magnético funciona como un 'transportador' unido a la articulación, retroalimentando en tiempo real el ángulo real alcanzado. Una vez que se detecta una desviación, el sistema la corrige inmediatamente.
En comparación con los codificadores ópticos tradicionales, los codificadores magnéticos presentan una fuerte capacidad antiinterferente, una excelente adaptabilidad ambiental y una estructura flexible , lo que los hace particularmente adecuados para entornos industriales y complejos con polvo, aceite y vibración. En el campo de la robótica, los codificadores magnéticos están evolucionando desde componentes de soporte convencionales hasta dispositivos de detección clave dentro de sistemas inteligentes de control de movimiento.
¿A qué articulaciones se aplica un sensor de codificador magnético de robot?
Los codificadores magnéticos se utilizan en casi todas las articulaciones que requieren retroalimentación de movimiento en robots.
En términos de tipos de articulaciones, las articulaciones centrales, como la rodilla, el hombro y la cintura de los robots humanoides, necesitan codificadores. Un robot humanoide típico con más de 14 articulaciones requiere entre 20 y 30 codificadores. Más sorprendentemente, los datos de la industria muestran que un solo robot humanoide requiere un promedio de alrededor de 71 codificadores magnéticos . Estos codificadores generalmente se implementan tanto en el extremo del motor como en el extremo del reductor , trabajando juntos para mejorar la velocidad y la precisión de la posición.
Además de los robots humanoides, los codificadores magnéticos también se utilizan ampliamente en perros robot y otros escenarios que exigen una respuesta rápida y tienen espacio limitado. En un robot cuadrúpedo, cada pierna suele estar equipada con 3 articulaciones rotacionales (que controlan el movimiento de la cadera, el muslo y la pantorrilla), por lo que un robot cuadrúpedo utiliza un total de 12 codificadores para garantizar un control preciso del movimiento.
Además, los codificadores compactos se pueden instalar en espacios estrechos como la muñeca, los dedos y el cuello del robot sin comprometer el rendimiento.
¿Qué tan efectivos son? ¿Qué nivel de precisión pueden alcanzar?
El rendimiento de los codificadores magnéticos en articulaciones de robots se puede resumir en una palabra: preciso.
Actualmente, los codificadores magnéticos convencionales han alcanzado niveles de precisión considerablemente altos. Por ejemplo, los codificadores magnéticos que utilizan tecnología AMR (magnetorresistencia anisotrópica) pueden lograr una precisión de medición angular de hasta ±0,07° ; Algunos productos de alta gama incluso alcanzan una precisión de ángulo absoluto de 0,05° . En términos de resolución, los codificadores magnéticos avanzados pueden proporcionar una resolución de hasta 18 bits en un rango de 360°, lo que permite a los robots realizar tareas con mayor coherencia y repetibilidad.
En aplicaciones prácticas, un informe de prueba de un fabricante de robots colaborativo demostró que después de adoptar codificadores magnéticos de alto rendimiento, la precisión del posicionamiento de la repetibilidad de las juntas mejoró de ±0,1 mm a ±0,03 mm . Cada articulación del robot Yaskawa MOTOMAN está equipada con codificadores magnéticos de alta precisión incorporados, logrando una precisión de posicionamiento de repetibilidad de ±0,01 mm..
Los codificadores magnéticos también admiten la tecnología de codificación absoluta de múltiples vueltas , que retiene la información de posición incluso después de una pérdida de energía, eliminando la necesidad de realojamiento como lo requieren los codificadores incrementales.
¿Son resistentes a las vibraciones?
Extremadamente resistente a las vibraciones. Ésta es una de las ventajas clave de los codificadores magnéticos sobre los codificadores ópticos.
Debido a que funcionan según un principio de medición sin contacto , los codificadores magnéticos evitan el desgaste mecánico y tienen una vida útil teórica superior a las 100.000 horas . En términos de resistencia a la vibración, los datos de las pruebas son convincentes: bajo vibración continua (5-2000 Hz) , la fluctuación de salida de posición de los codificadores magnéticos de alta calidad es inferior a 0,1° , muy superior a los valores típicos de 3°-5° de los codificadores convencionales.
Además, los codificadores magnéticos también ofrecen grados de protección IP67 , lo que garantiza un funcionamiento estable en entornos hostiles con contaminación de polvo y aceite. Los codificadores magnéticos con tecnología AMR son insensibles a las variaciones de intensidad del campo magnético en modo de funcionamiento saturado y presentan un excelente rendimiento antivibración y antideriva de temperatura . Algunos productos cubren un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +125 °C , cumpliendo con los requisitos de aplicaciones de grado industrial.
En resumen, en condiciones severas, como arranque y parada de alta frecuencia, rotación hacia adelante y hacia atrás y vibración continua en robots industriales, los codificadores magnéticos aún brindan señales de posición estables y precisas.
Sensores codificadores magnéticos robóticos de SDM
En la cadena de suministro del codificador magnético, la calidad de los materiales magnéticos determina directamente el rendimiento final del sensor. SDM Magnetics Co., Ltd. es líder en este campo.
Fundada en 2009, con sede en Xiaoshan, Hangzhou, y fábrica en Tonglu, Hangzhou, SDM es una empresa de alta tecnología a nivel nacional que se especializa en imanes permanentes de tierras raras y sistemas de componentes magnéticos. Durante más de una década, la empresa se ha dedicado a la I+D y la producción de materiales magnéticos, proporcionando soluciones integrales en todo el mundo para industrias como la automoción, la electrónica de consumo, los electrodomésticos, la energía verde, la medicina, las telecomunicaciones y la aeroespacial.
En el campo de los sensores codificadores magnéticos robóticos, la principal competitividad de SDM reside en una cadena completa de fabricación de precisión :
Primero, moldeo por inyección integrado. Los imanes codificadores de SDM se producen utilizando tecnología de ferrita moldeada por inyección , que mezcla polvo de ferrita con resinas de alto rendimiento (por ejemplo, nailon, PP, PPS) y les da forma mediante moldeo por inyección. Este proceso confiere a los imanes tanto la procesabilidad de los plásticos como las propiedades magnéticas de las ferritas. Además, se pueden moldear integralmente con ejes metálicos o piezas estructurales de plástico, lo que mejora en gran medida la resistencia y la integración estructurales. Los imanes moldeados por inyección son muy adecuados para la magnetización multipolar: son comunes una docena o dos docenas de polos, y las versiones más sofisticadas pueden magnetizarse con hasta cien polos.
En segundo lugar, magnetización del punto de impresión magnética. La clave para los imanes codificadores radica en la precisión del polo magnético: la resolución se ve directamente afectada por el paso/ancho del polo. SDM emplea procesos y equipos de magnetización de alta precisión especialmente desarrollados para lograr una magnetización de alta precisión y paso estrecho, lo que garantiza una excelente calidad de señal. Esta tecnología de magnetización de puntos estilo 'impresión magnética' controla con precisión la posición y la intensidad de cada polo magnético, sentando una base sólida para la precisión de detección posterior. La empresa también admite la magnetización multipista y la personalización de diferentes pasos de polos estrechos, cumpliendo diversos requisitos, desde codificadores incrementales de una sola pista hasta codificadores absolutos multipista.
En tercer lugar, inspección 100% completa de los patrones de forma de onda del campo magnético. Después de la magnetización, SDM realiza una estricta inspección completa de la forma de onda del campo magnético para cada producto. Esto se debe a que incluso si los diseños dimensionales son correctos, una precisión de magnetización insuficiente aún puede provocar una salida de señal inestable, una resolución reducida o dificultades en la calibración del sensor. A través de una inspección completa, SDM garantiza que la forma de onda del campo magnético de cada imán codificador cumpla con los estándares de diseño, garantizando consistencia, confiabilidad y precisión desde la fuente.
Desde el moldeo por inyección integrado hasta la magnetización del punto de impresión magnética y la inspección completa de las formas de onda del campo magnético: SDM aprovecha esta cadena completa de fabricación de precisión para proporcionar componentes de núcleo magnético de alta consistencia y confiabilidad para sensores de codificadores magnéticos de robots, lo que ayuda a impulsar un control de movimiento de mayor precisión en la industria robótica de China.
