磁性位置传感器在机器人中的应用

控制和通信 IC 的发展在实现下一代的机器人中起到重要作用。然而，这些复杂的现代机器人的核心是许多新的、小型化和低成本的传感技术的出现与融合。对实现下一代机器人至关重要的几项关键传感器技术包括磁性位置传感器、存在传感器、手势传感器、力矩传感器、环境传感器和电源管理传感器。

在当今消费、专业服务、社交，甚至是工业机器人中最为普遍的传感器技术之一是磁性角度位置传感器集成电路 (IC)。参见图 1.0。当前，消费、专业服务或社交机器人的每个关节几乎都用到两个或更多的磁性角度位置传感器 IC。每个运动轴或关节旋转需要使用至少一个磁性角度位置传感器。当今的许多机器人都采用小而强大的无刷直流电机 (BLDC) 来移动机器人的关节和四肢。为了正确驱动电机，需要知道电机的当前位置。

采用圆盘形磁体的磁性位置传感器

磁性角度位置传感器 IC 越来越广泛地用来为移动关节的电机控制器提供电机换向反馈。参见图 2.0。此外，机器人关节的闭环电机控制也需要关节齿轮的角度位置反馈。因此在机器人关节的每个运动轴上需要两个磁性角度位置传感器。例如，当机器人的脚踝需要同时进行前后和转动两个轴方向的运动时，总共需要使用四个磁性位置传感器。由于每个关节的这种成倍需求，以及大多数机器人中所需要的关节数大大增加，磁性角度位置传感器为何如此大量地用于当今最新推出的机器人中就显而易见了。

带有磁性位置传感器的机器人手臂

于之前用于机器人关节中的竞争性的位置传感器技术相比，当今最新的磁性角度位置传感器（如艾迈斯半导体的 AS5047P 和 AS5600L）具备多项优势。新型磁性位置传感器 IC 提供高分辨率和重复精度。此外，由于制造采用了 CMOS 硅技术，与竞争性位置传感器技术（如光电编码器和旋转变压器）相比，它们所需的功率、重量和体积都非常小。此外，磁性位置传感器 IC 可以在非常恶劣的环境中工作，包括极端温度和肮脏多尘的环境。有些磁性位置传感器（如艾迈斯半导体的全系列磁性位置传感器 IC）甚至可以免受机器人工作环境中常见的杂散场干扰。最后，与低成本社交/玩具机器人的传统伺服电机组件中常见的电阻电位计不同的是磁性位置传感器是非接触式的，没有运动的机械部件，所以不会磨损。正是由于所有这些内在优势，磁性角度位置传感器在当今的消费、专业服务和社交机器人，现在甚至在工业机器人中都被广泛采用。

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