Магнитный энкодер — это датчик, который использует изменения магнитного поля для измерения угла, направления и скорости вращения. Проще говоря, он действует как «проприоцептор» робота — когда «мозг» робота выдает команду типа «поднять левую руку на 30 градусов», Магнитный энкодер работает как «транспортир», прикрепленный к суставу, возвращая в реальном времени фактический достигнутый угол. При обнаружении отклонения система немедленно его исправляет.
По сравнению с традиционными оптическими энкодерами магнитные энкодеры обладают высокой защитой от помех, отличной адаптируемостью к окружающей среде и гибкой конструкцией , что делает их особенно подходящими для промышленных и сложных сред с пылью, маслом и вибрацией. В области робототехники магнитные энкодеры превращаются из обычных вспомогательных компонентов в ключевые сенсорные устройства в интеллектуальных системах управления движением.
К каким соединениям применяется датчик магнитного энкодера робота?
Магнитные энкодеры используются практически во всех суставах , требующих обратной связи при движении . роботов
Что касается типов суставов, то основные суставы, такие как колено, плечо и поясница роботов-гуманоидов, нуждаются в кодировщиках. Типичному роботу-гуманоиду с более чем 14 суставами требуется 20–30 энкодеров. Еще более поразительно то, что отраслевые данные показывают, что для одного робота-гуманоида требуется в среднем около 71 магнитного энкодера . Эти энкодеры обычно устанавливаются как на стороне двигателя, так и на стороне редуктора , работая вместе для повышения точности скорости и положения.
Помимо роботов-гуманоидов, магнитные энкодеры также широко используются в роботах-собаках и других сценариях, требующих быстрого реагирования и ограниченного пространства. У четвероногого робота каждая нога обычно оснащена тремя вращательными суставами (управляющими движением бедер, бедер и икр), поэтому один четвероногий робот использует в общей сложности 12 энкодеров для обеспечения точного управления движением.
Кроме того, компактные энкодеры можно устанавливать в узких местах, например, робота, на запястьях, пальцах и шее без ущерба для производительности.
Насколько они эффективны? Какого уровня точности они могут достичь?
Рабочие характеристики магнитных энкодеров в соединениях роботов можно охарактеризовать одним словом: точные.
В настоящее время основные магнитные энкодеры достигли значительно более высокого уровня точности. Например, магнитные энкодеры, использующие технологию AMR (анизотропное магнитосопротивление), могут достигать точности измерения угла до ±0,07° ; некоторые высококачественные продукты даже достигают абсолютной точности угла 0,05° . Что касается разрешения, современные магнитные энкодеры могут обеспечивать разрешение до 18 бит в диапазоне 360°, что позволяет роботам выполнять задачи с большей согласованностью и повторяемостью.
В практическом применении отчет об испытаниях от производителя коллаборативных роботов показал, что после применения высокопроизводительных магнитных энкодеров точность повторяемости позиционирования суставов улучшилась с ± 0,1 мм до ± 0,03 мм . Каждый шарнир робота Yaskawa MOTOMAN оснащен встроенными высокоточными магнитными энкодерами, обеспечивающими повторяемость позиционирования ±0,01 мм..
Магнитные энкодеры также поддерживают технологию многооборотного абсолютного кодирования , которая сохраняет информацию о положении даже после потери питания, устраняя необходимость повторного наведения, как того требуют инкрементальные энкодеры.
Устойчивы ли они к вибрации?
Чрезвычайно устойчив к вибрации. Это одно из ключевых преимуществ магнитных энкодеров перед оптическими.
Поскольку магнитные энкодеры работают по принципу бесконтактного измерения , они избегают механического износа и имеют теоретический срок службы, превышающий 100 000 часов . Что касается виброустойчивости, данные испытаний убедительны: при постоянной вибрации (5–2000 Гц) колебание выходного сигнала положения высококачественных магнитных энкодеров составляет менее 0,1° , что намного превышает типичные значения 3–5° для обычных энкодеров.
Кроме того, магнитные энкодеры также имеют степень защиты IP67 , обеспечивая стабильную работу в суровых условиях с пылью и загрязнением маслом. Магнитные энкодеры с технологией AMR нечувствительны к изменениям напряженности магнитного поля в режиме насыщения и обладают превосходными антивибрационными характеристиками и защитой от температурного дрейфа . Некоторые продукты рассчитаны на диапазон рабочих температур от -40°C до +125°C , что соответствует требованиям промышленного уровня.
Короче говоря, в тяжелых условиях, таких как высокочастотный старт-стоп, вращение вперед-назад и постоянная вибрация в промышленных роботах, магнитные энкодеры по-прежнему выдают стабильные и точные сигналы положения.
Датчики магнитного энкодера робота SDM
В цепочке поставок магнитных энкодеров качество магнитных материалов напрямую определяет конечную производительность датчика. SDM Magnetics Co., Ltd. является лидером в этой области.
Основанная в 2009 году со штаб-квартирой в Сяошань, Ханчжоу, и заводом в Тунлу, Ханчжоу, компания SDM является высокотехнологичным предприятием национального уровня, специализирующимся на редкоземельных постоянных магнитах и системах магнитных компонентов. Более десяти лет компания занимается исследованиями, разработками и производством магнитных материалов, предоставляя универсальные решения по всему миру для таких отраслей, как автомобилестроение, бытовая электроника, бытовая техника, экологически чистая энергетика, медицина, телекоммуникации и аэрокосмическая промышленность.
В области роботизированных магнитных энкодеров основная конкурентоспособность SDM заключается в полной точной производственной цепочке :
Во-первых, комплексное литье под давлением. Магниты энкодеров SDM производятся с использованием ферритовой технологии литья под давлением , при которой ферритовый порошок смешивается с высокоэффективными смолами (например, нейлоном, ПП, ППС) и формуется с помощью литья под давлением. Этот процесс придает магнитам как технологичность пластмасс, так и магнитные свойства ферритов. Более того, они могут быть отлиты за одно целое с металлическими валами или пластиковыми конструктивными деталями, что значительно повышает прочность и интеграцию конструкции. Магниты, отлитые под давлением, хорошо подходят для многополюсного намагничивания — обычно используется дюжина или два десятка полюсов, а более сложные версии могут намагничивать до сотни полюсов.
Во-вторых, намагничивание магнитно-печатной точки. Ключом к использованию магнитов энкодеров является точность магнитного полюса — разрешение напрямую зависит от шага/ширины полюса. SDM использует специально разработанные высокоточные процессы и оборудование для намагничивания для достижения узкого шага и высокой точности намагничивания, обеспечивая превосходное качество сигнала. Эта технология точечного намагничивания в стиле «магнитной печати» точно контролирует положение и интенсивность каждого магнитного полюса, закладывая прочную основу для последующей точности измерений. Компания также поддерживает многодорожечное намагничивание и настройку различных узких шагов полюсов, отвечая различным требованиям: от однодорожечных инкрементных до многодорожечных абсолютных энкодеров.
В-третьих, 100% полная проверка структуры сигналов магнитного поля. После намагничивания SDM выполняет строгую полную проверку формы волны магнитного поля для каждого отдельного продукта. Это связано с тем, что даже при правильном расчете размеров недостаточная точность намагничивания все равно может привести к нестабильному выходному сигналу, снижению разрешения или трудностям с калибровкой датчика. Благодаря полной проверке SDM гарантирует, что форма волны магнитного поля каждого магнита энкодера соответствует проектным стандартам, гарантируя согласованность, надежность и точность от источника.
От интегрированного литья под давлением до точечного намагничивания магнитной печати и полного контроля формы сигналов магнитного поля — SDM использует эту полную прецизионную производственную цепочку для обеспечения высокосогласованных и высоконадежных компонентов магнитных сердечников для датчиков магнитных энкодеров роботов, помогая обеспечить более точное управление движением в робототехнической промышленности Китая.
