特斯拉的人形機械人關節執行器解決方案已簡化為僅六種型別，旨在有效降低研發和生產成本。 旋轉接頭設計採用創新的雙編碼器和扭矩感測器配置，適用於高速和低速，編碼器位於輸出側和電機側。
人形機械人關節的一體化設計巧妙地將電機和減速機串聯起來，雙編碼器的配置尤為關鍵，因為電機的旋轉可能與減速器的旋轉不同。 它可以同時捕獲減速後電機輸入和輸出的位置資訊，從而準確補償傳動裝置可能出現的不準確性，保證機械人關節運動的準確性和可靠性。
根據 KBV Research 的資料，2022 年的編碼器市場規模約為 289億美元，市場預計將擴大到480億美元。 在工業自動化和各種新型機械人需求的推動下，全球編碼器市場有望繼續保持強勁增長。 機械人
編碼器作為關鍵的反饋感測器在機械人技術中發揮著重要作用。
編碼器作為伺服控制系統的核心部件，編碼器精度的提高直接關係到伺服控制效能的增強。
編碼器可以精確檢測旋轉角度和線性位移，為機械人的精確運動提供資料支援。
根據不同的技術原理，編碼器可分為多種型別，包括光電編碼器、磁電編碼器和電感編碼器。
根據Global Market Insights的資料，2024年光學和光學編碼器將佔據近一半的市場份額，而磁編碼器的市場份額接近30%。
光學編碼器以其高解像度和高精度而聞名，特別適用於需要極其精確運動的機械人應用。 它還對工作環境提出了一定的要求，例如避免灰塵、水蒸氣和其他汙染物的影響，以保持其穩定性和準確性。
相比之下，磁電編碼器表現出更強的環境適應性，可以在複雜多變的工作條件下穩定工作，儘管其精度略遜於光電編碼器。
在成本方面，磁電編碼器比光電編碼器優勢更明顯，可降低100元以上。 同時，磁編碼器具有高度的可靠性，可以抵抗灰塵、汙垢、液體和油脂等汙染物以及振動等不利條件。
考慮到人形機械人在尺寸上的侷限性及其在各種戶外環境中的廣泛應用需求，預計磁電編碼器將在人形機械人領域得到更廣泛的應用。 其強大的環境適應性和成本效益使其成為人形機械人關節執行器解決方案的理想選擇。
磁編碼結構示意圖：
事實**：由於體積小，磁編碼器可以輕鬆適應人形機械人狹窄的關節空間。 例如，Palrobotics製造的許多真人大小的機械人具有高達40度的運動自由度。 為了實現這種複雜的運動控制，他們選擇了雷尼紹緊湊靈活的磁編碼器解決方案。 該方案不僅滿足了機械人對編碼器尺寸的要求，還保證了其運動控制的準確性和可靠性。
磁編碼器由於其尺寸和抗擾度而更適合雙編碼器方案
此外，從感測技術的角度來看，磁編碼器的感測器與圓盤表面之間沒有物理接觸，這大大減少了磨損和維護需求，從而延長了使用壽命。 考慮到其更具競爭力的成本因素，預計磁編碼器在CNC、半導體工業製造、機械人等領域的應用數量將呈現漸進增長趨勢。
總體而言，雖然光學編碼器在精度方面具有優勢，但磁編碼器由於其優異的抗振、耐油、防塵效能，更適合環境惡劣的工業生產場景。
在全球編碼器市場，國產產品與進口產品在精度和綜合性能方面還存在一定差距。
與國外產品相比，國產編碼器與國外產品還有一定的差距。 在使用方面，國產編碼器一般採用360度（無限旋轉）設計，而國外編碼器則提供更多的90度、180度等工作角度。
從市場結構來看，中高階市場主要由海外企業佔據。 根據 MIR 的資料，2022 年，日本的 Tamagawa 和德國的 Heidenhain 兩家海外公司佔據了中國編碼器市場高達 42% 的份額。
在光學編碼器方面，國內龍頭企業是宇恆光學（光電子公司），排名第三，市場份額約為8%。
宇恆光學是中國光學編碼器國產化的先驅。 宇恆光學的前身長春第一光學儀器廠成立於2024年，2024年開始引進日本製造技術，確立了編碼器產品的發展重點，並逐步形成了自己的智財權和品牌; 2024年，光電收購宇恆光學，進軍光柵感測器業務，2024年至2023H1持股比例近65%。 如今，宇恆光學已主持制定了多項國內光學編碼器行業標準，已成為國內標桿企業。
在磁編碼器方面，國外代表性廠商還包括歐姆龍、堡盟、雷尼紹、英飛凌和恩智浦。 雖然國內各工控廠商都嘗試過，但尚未形成明顯的領導地位。
在國內，除宇恆光學外，匯通光電（匯川科技旗下子公司）、艾斯頓、昊智機電、禾川科技、三花智控、Flextron電氣、明智電氣等，也有相關布局研發。 振華豐光專注於軍用磁編碼器的研發和生產。 此外，瑞盈、愛爾、特依科電子、東汽、天創恆達、貝家福等一些企業也在這一領域有所作為。
2022 年編碼器競爭格局：
來源**：MIR編碼器作為人形機械人伺服系統中的關鍵環節，其重要性凸顯。 伺服系統負責機械人的精確運動控制，編碼器是提供精確反饋的系統的核心部件。
人形機械人需要極高的運動精度和穩定性，這對編碼器的效能提出了嚴峻的挑戰。 高效能編碼器提供精確的位置和速度反饋，確保機械人運動的準確性和穩定性。
新的光學和磁性編碼器提供了顯著的效能改進和成本降低，這使得它們在人形機械人領域更具前景。
隨著人形機械人技術的不斷發展和市場需求的不斷增長，編碼器行業有望迎來發展機遇。
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