工业机器人未来的发展趋势,将会由以往着重于汽车制造应用逐渐转移至其他產业,应用范围也会随着速度、稳定性、安全性、精度、控制性和可用性而变得更加广泛。此亦为精确定位控制的选择与运用日益受到重视之主因。
汽车业是使用机器人最为成熟的產业,占整体市场近40%的比例。机器人的重复精度达到±0.02mm便符合汽车制造业的精度要求,大多数高阶汽车產业机器人会配备密封旋转绝对式光学编码器,其他机器人则使用磁性和电感式编码器或环形解角器。
但工业机器人的应用会由以往着重于汽车制造应用逐渐转移至其他產业。机器人应用在电子產业(亦称为3C產业)约占30%的市场比例,随着电子產品做得越来越精巧轻盈,零件也愈加精密,对机器人运动控制的精度要求也就越来越高。
选择编码器确保机器人精度
无论机器人本身的设计多么精良,仍须仰赖所使用的元件才能充分发挥其功能与效用。机器人通常由主体(骨架)、伺服驱动系统、减速器及控制系统所组成。控制器需要接收机器人各连接处的即时位置回馈,因此编码器也是确保机器人精度不可或缺的重要元件。
一般而言,设计机器人时会使用两种编码器:光学与磁性编码器。
磁性编码器与光学编码器在位置感知原理上的差异,会因为环境条件不同,而產生不一样的效能结果。磁性编码器的设计採用霍尔效应感测器(Hall-sensor)技术,可在严苛的环境条件中输出可靠的数位信号回馈,具广泛操作温度、高抗衝击性与抗震能力、稳固密封及抗污染性等特色,且其非接触式的精巧轻盈设计,则可确保长久稳定的运作。
光学编码器使用光学来辨识编码器位置,无论在解析度或精度上都更胜磁性编码器一筹。为机器人设计选择适合的编码器时,必须根据应用时所重视的效能来判断:是需要光学编码器较高的精度,还是在极端环境条件下表现依然可靠的磁性编码器?