為機(jī)器人選擇適合的編碼器

  工業(yè)機(jī)器人未來的發(fā)展趨勢，將會由以往著重于汽車制造應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)移至其他產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用范圍也會隨著速度、穩(wěn)定性、安全性、精度、控制性和可用性而變得更加廣泛。此亦為精確定位控制的選擇與運用日益受到重視之主因。

　　汽車業(yè)是使用機(jī)器人最為成熟的產(chǎn)業(yè)，占整體市場近40％的比例。機(jī)器人的重復(fù)精度達(dá)到±0.02mm便符合汽車制造業(yè)的精度要求，大多數(shù)高階汽車產(chǎn)業(yè)機(jī)器人會配備密封旋轉(zhuǎn)絕對式光學(xué)編碼器，其他機(jī)器人則使用磁性和電感式編碼器或環(huán)形解角器。

　　但工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用會由以往著重于汽車制造應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)移至其他產(chǎn)業(yè)。機(jī)器人應(yīng)用在電子產(chǎn)業(yè)（亦稱為3C產(chǎn)業(yè)）約占30％的市場比例，隨著電子產(chǎn)品做得越來越精巧輕盈，零件也愈加精密，對機(jī)器人運動控制的精度要求也就越來越高。

　　選擇編碼器 確保機(jī)器人精度

　　無論機(jī)器人本身的設(shè)計多么精良，仍須仰賴所使用的元件才能充分發(fā)揮其功能與效用。機(jī)器人通常由主體（骨架）、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、減速器及控制系統(tǒng)所組成。控制器需要接收機(jī)器人各連接處的即時位置回饋，因此編碼器也是確保機(jī)器人精度不可或缺的重要元件。

　　一般而言，設(shè)計機(jī)器人時會使用兩種編碼器：光學(xué)與磁性編碼器。

　　磁性編碼器與光學(xué)編碼器在位置感知原理上的差異，會因為環(huán)境條件不同，而產(chǎn)生不一樣的效能結(jié)果。磁性編碼器的設(shè)計採用霍爾效應(yīng)感測器（Hall-sensor）技術(shù)，可在嚴(yán)苛的環(huán)境條件中輸出可靠的數(shù)位信號回饋，具廣泛操作溫度、高抗衝擊性與抗震能力、穩(wěn)固密封及抗污染性等特色，且其非接觸式的精巧輕盈設(shè)計，則可確保長久穩(wěn)定的運作。

　　光學(xué)編碼器使用光學(xué)來辨識編碼器位置，無論在解析度或精度上都更勝磁性編碼器一籌。為機(jī)器人設(shè)計選擇適合的編碼器時，必須根據(jù)應(yīng)用時所重視的效能來判斷：是需要光學(xué)編碼器較高的精度，還是在極端環(huán)境條件下表現(xiàn)依然可靠的磁性編碼器？

　　協(xié)作機(jī)器人的

　　絕對式磁性編碼器應(yīng)用

　　丹麥的Universal Robots（UR）公司為市場上最成功、最有名的機(jī)器人制造商之一。UR所生產(chǎn)的多軸協(xié)作機(jī)器人使用AksIM系列磁性旋轉(zhuǎn)絕對式編碼器，提供卓越的性能、系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性。

　　該款編碼器就安裝在減速器后方，可直接監(jiān)控機(jī)器人連接處的實際旋轉(zhuǎn)角度。相較于部分機(jī)器人將編碼器安裝于減速器前方，此方式可減少系統(tǒng)誤差，使機(jī)器人的重復(fù)精度保持在±0.1mm之間，可應(yīng)付大多數(shù)的市場需求。

　　適用于高階航太機(jī)器人的真正絕對式精細(xì)刻距光學(xué)編碼器

　　運用于航太或汽車產(chǎn)業(yè)的高階機(jī)器人，比其他領(lǐng)域更仰賴絕對式編碼器。採用絕對式編碼器可讓機(jī)器人不必在每次啟動后都須返回歸零位置或原點位置，此可有效簡化啟動程序。更重要的是，絕對式編碼器還可改善機(jī)器人的安全性。

　　一家全球知名的機(jī)器人制造商就特別針對航太產(chǎn)業(yè)的需求，客制化訂做一款六軸機(jī)器人。該制造商將Renishaw RESOLUTE旋轉(zhuǎn)絕對式光學(xué)編碼器安裝于各軸作為第二組絕對式編碼器，以提高定位精度。多加裝一組編碼器后，機(jī)器人的精度與反應(yīng)靈敏度均有提升，背隙誤差的問題也因此改善。