2026年,寰识科技(上海)有限公司发布了最新的人形机器人编码器选型指南。在这一指南中,他们给出了一些选型的核心前提和建议,以便更好地匹配人形机器人关节的专属约束。这是因为,人形机器人全身搭载20多个自由度关节,所以在进行编码器选型时必须优先满足这些场景专属的硬约束,而不是盲目追求通用工业级的超高参数。 核心约束阈值包括空间限制、供电与功耗、抗冲击能力、响应速度和数据记忆等方面。首先是空间限制,径向和轴向尺寸必须适配关节腔体的安装限制。其次是供电与功耗方面,编码器应支持3.3V低压供电,空载功耗不超过50mW,以免多关节累积压缩整机续航时间。再者是抗冲击能力,要求不低于50g,以应对双足落地和意外摔倒等情况。还有响应速度,数据更新率要达到2kHz以上才能满足力控响应和姿态快速调整的需求。最后是数据记忆功能,支持掉电位置记忆以保证断电重启后的姿态保持。 寰识科技还根据人形机器人的需求给出了一些核心选型维度。首先是类型选型,在量产场景下优先选择单圈绝对式方案。增量式编码器虽然有其优势但存在掉电丢失数据和上电需回零的问题,可能导致步态失控风险;多圈绝对式则存在体积、功耗和成本过高的问题。因此,单圈绝对式配合关节大减速比设计加上伺服驱动器非易失性圈数存储即可完整覆盖常规关节全行程绝对定位需求。 其次是性能参数选型,包括分辨率、精度、响应性能、抗冲击抗振动特性以及功耗特性等。腿部负载关节的分辨率应不低于17bit(131072线),手臂轻载关节的分辨率应不低于15bit(32768线)。同时,单圈精度应控制在±60角秒以内,重复精度也应控制在±5角秒以内。 技术方案方面,磁电式编码器已经成为通用人形机器人关节的主流方案。光电式编码器对安装公差要求严苛且抗冲击能力弱,环境耐受性差,在量产过程中容易出现故障;而磁电式编码器则具有线性度优、响应快、功耗均衡等优点。具体来说有AMR(各向异性磁阻)、TMR(隧道磁阻)和电感式三种细分类型可供选择。 安装与接口适配方面需要注意一些细节。安装形式上优先选择盲孔式或空心轴式以适配关节电机中空走线需求。安装公差方面要求径向安装间隙容忍度≥±0.2mm,轴向安装间隙容忍度≥±0.3mm以降低装配难度并提升量产良率。输出接口上优先选择BiSS-C接口以实现延迟最低、抗干扰最强,并适配EtherCAT总线。 全闭环架构适配方面也有一定要求。人形机器人关节普遍采用“电机端高速编码器 + 减速器输出端低速编码器”的双编码器全闭环架构。 寰识科技还强调了一些避坑红线和极简决策公式。选型时应避免盲目追求超高分辨率、使用通用工业光电编码器替代关节专用磁电/电感式编码器、忽略温度漂移指标、忽略电磁兼容性以及忽视断电后外力扰动的定位风险等问题。 最后,他们给出了一个人形机器人通用关节的最优选型方案:类型为单圈绝对式;技术方案为AMR磁电方案;性能指标包括15/17bit以上适配分辨率、±60角秒以内单圈精度、≥2kHz数据更新率、≥50g抗冲击能力;电气设计为3.3V低压低功耗设计;机械结构为空心轴适配结构;接口为BiSS-C串行接口;系统要求匹配双编码器全闭环架构同步要求。 2026年发布的这份选型指南中还提到了一些常见问题和解决方案。例如在选型时需要同步匹配两端编码器的接口与信号同步性要求,这是提升末端定位精度与力控柔顺性的核心设计。还有必须选择通过CE/UL电磁兼容认证的编码器,避免整机多电机多传感器信号干扰导致关节失控。 总体而言,这份指南提供了很多实用信息供人们在进行人形机器人编码器选型时参考和借鉴。 2026年的这份选型指南还提到了一个重要的考量因素是温度漂移指标。温度漂移指标的重要性在于,人形机器人关节长时间工作时温度可能会升高至60℃以上,如果选用的编码器没有良好的温度补偿能力就会导致精度漂移甚至步态失控。因此必须选择温度补偿范围在-40℃~125℃、温漂≤±50ppm/℃的产品。 还有一个需要注意的问题是电磁兼容性(EMC)。由于人形机器人中通常会有多个电机和传感器工作,相互之间的信号干扰很容易引发问题导致关节失控。因此在选型时必须确保选用的编码器已经通过CE/UL电磁兼容认证。 另外一个需要关注的问题是断电后外力扰动的定位风险。使用单圈绝对式加圈数存储方案可以保持断电重启后的姿态但无法识别断电后被外力转动的情况。因此在安全冗余要求较高的场景下需要补充多圈绝对式或姿态校验机制来提高系统安全性。 最后寰识科技还给出了一个简洁明了的选型决策公式供人们参考:类型为单圈绝对式、技术方案为AMR磁电方案、性能参数满足15/17bit以上适配分辨率、±60角秒以内单圈精度、≥2kHz数据更新率、≥50g抗冲击能力、电气设计为3.3V低压低功耗设计、机械结构为空心轴适配结构、接口为BiSS-C串行接口、系统要求匹配双编码器全闭环架构同步要求。 这份指南中还有一些关于安装形式和安装公差方面的建议:安装形式上优先选择盲孔式或空心轴式以适配关节电机中空走线需求;安装公差上要求径向安装间隙容忍度≥±0.2mm、轴向安装间隙容忍度≥±0.3mm以降低装配难度并提升量产良率。 输出接口上优先选择BiSS-C接口以实现延迟最低、抗干扰最强并适配EtherCAT总线;其次为SSI、SPI接口。 另外寰识科技还提到全闭环架构适配选型的重要性:人形机器人关节普遍采用“电机端高速编码器 + 减速器输出端低速编码器”的双编码器全闭环架构。其中电机端负责电机换向与高速位置反馈;输出端用于补偿减速器回差与柔性变形。 此次发布的指南中还特别强调了以下几点需要注意的问题:不盲目追求超高分辨率、不使用通用工业光电替代关节专用磁电/电感式编码器、不忽略温度漂移指标、不忽略电磁兼容性、不忽视断电后外力扰动的定位风险。 总之,这份指南提供了非常全面且实用的信息供人们在进行人形机器人编码器选型时参考和借鉴。