特斯拉人形机器人的关节执行器方案经过精简，仅采用六种类型，旨在有效减少研发和生产成本。在旋转关节设计中融入了创新的高低速双编码器及力矩传感器配置，特别之处在于输出侧和电机侧均配备有编码器。
人形机器人关节的集成设计巧妙地将电机与减速器串联起来，由于电机转动时可能与减速器的旋转产生差异，因此双编码器的配置显得尤为关键。它能够同时捕捉电机输入端以及减速后输出端的位置信息，从而准确补偿传动装置可能存在的不精确性，确保了机器人关节运动的精准与可靠。
根据kbv research的统计，2022年编码器市场规模大约为28.9亿美元，预计到2028年市场有望扩容至48.0亿美元。受工业自动化及各类新型机器人的需求带动，全球编码器市场有望持续保持强劲增长态势。
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编码器行业概览
编码器作为一种关键的反馈传感器，在机器人技术中扮演着重要的角色。
作为伺服控制系统的核心组件，编码器精度的提升直接关联到伺服控制性能的增强。
编码器能够精准地检测旋转角度和直线位移，为机器人的精确运动提供数据支持。
根据技术原理的不同，编码器可以分为多种类型，包括光电式编码器、磁电式编码器和电感式编码器等。
根据Global Market Insights的预测，2022年光学和光电编码器将占据市场近一半的份额，而磁编码器的市场份额则接近30%。
光电式编码器以其高分辨率和高准确度而著称，尤其适用于对动作精确度要求极高的机器人应用。它也对工作环境提出了一定要求，如避免粉尘、水汽等污染物的影响，以保持其稳定性和精度。
相比之下，磁电式编码器则表现出更强的环境适应性，能够在复杂多变的工况下稳定工作，虽然其精度略逊于光电式编码器。
在成本方面，磁电式编码器相较于光电式编码器具有更明显的优势，价格可降低100多元。同时，磁性编码器还具备高可靠性，对灰尘、污垢、液体和油脂等污染物以及震动等不良工况均表现出良好的耐受性。
考虑到人形机器人在体积上的限制以及其在户外各种环境下的广泛应用需求，预计磁电式编码器将在人形机器人领域得到更广泛的应用。其强大的环境适应性和成本效益使其成为人形机器人关节执行器方案中的理想选择。
磁编码结构示意图：
资料来源：中国传动网
由于其较小的体积，磁编码器能够轻松适应人形机器人狭小的关节空间。例如，PALRobotics制造的许多与真人大小相仿的机器人，都拥有高达40种的运动自由度。为了实现这种复杂的运动控制，他们采用了雷尼绍提供的紧凑且灵活的磁编码器方案。这种方案不仅满足了机器人对编码器尺寸的要求，同时也保证了其运动控制的精确性和可靠性。
磁编码器因体积和抗干扰性优势更适用于双编码器方案：
此外，从传感技术的角度来看，磁编码器的传感器与码盘表面之间不存在物理接触，这大大降低了磨损和维护需求，从而延长了使用寿命。再考虑到其更具竞争力的成本因素，预计在CNC、半导体工业制造、机器人等领域中，磁编码器的应用数量将呈现逐步增长的趋势。
整体而言，尽管光电编码器在精度方面具有优势，但磁编码器以其出色的耐震动、耐油污和耐灰尘性能，更适应于环境较为恶劣的工业生产场景。
编码器市场格局
全球编码器市场中， 国产产品与进口产品在精度和综合性能上仍存在一定差距。
国产编码器在性能上与国外产品相比，尚存在一定的差距。在使用方式上，国产编码器普遍采用360度（无限转动）的设计，而国外编码器则更多地提供90度、180度等多种工作角度。
市场格局方面来，中高端市场主要被海外企业所占据。根据MIR的数据，2022年，日本的多摩川和德国的海德汉两家海外企业在中国编码器市场占据了高达42%的份额。
在光编码器方面，国内的领军企业是禹衡光学（奥普光电的子公司）排名第三，市场份额约为8%。
禹衡光学是国内光编码器国产化替代先行者。禹衡光学前身长春第一光学仪器厂于1965年成立，1986年开始 引进日本制造技术，确立编码器产品为发展重点，逐步形成自 主知识产权和品牌；2013年，奥普光电收购禹衡光学，切入光栅传感器业务， 2019-2023H1持股比例接近65%。时至今日，禹衡光学主持制定了大陆多项光学编码器行业标准， 成为国内标杆企业。
在磁编码器方面，国外的代表厂商还包括欧姆龙、堡盟、雷尼绍、英飞凌和NXP等。虽然国内各工控厂商都有所尝试，但尚未形成明显的领导地位。
国内方面，除了禹衡光学外，如汇通光电（汇川技术的子公司）、埃斯顿、昊志机电、禾川科技、三花智控、伟创电气、鸣志电器等也都有相关的布局研发。振华风光则专注于军用磁编码器的研发和生产。此外，还有一些公司锐鹰、艾而、特宜科电子、东崎、天创恒达、倍加福也在该领域有所作为。#机器人##人形机器人##科技##文章首发挑战赛##财经#
2022年编码器竞争格局：
资料来源：MIR
结语
编码器作为人形机器人伺服系统的关键环节，重要性凸显。伺服系统负责机器人的精确运动控制，而编码器则是这一系统中提供精准反馈的核心部件。
人形机器人的运动精度和稳定性要求极高，这对编码器的性能提出了严峻挑战。高性能的编码器能够提供准确的位置和速度反馈，从而确保机器人运动的精确性和稳定性。
新型的光学编码器和磁编码器在性能上有了显著提升，同时成本也在不断降低，这使得它们在人形机器人领域的应用前景更加广阔。
随着人形机器人技术的不断发展和市场需求的持续增长，编码器行业有望迎来发展机遇。
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