2025-07-16 机器人关节里的 “磁场密码本”：磁性编码器如何让具身智能动起来？

作者：韩卓洋   出品：机器人产业应用

具身智能正从科幻走向现实，人形机器人、服务机器人的出现标志着智能时代的到来。在这些机器人的核心技术中，编码器是"感知触角"和"运动指挥官"，为精准感知位置、控制运动提供关键支持。而磁性编码器凭借独特优势，成为具身智能领域的"新宠"。让我们一同探寻它的奥秘。

核心要点

• 磁性编码器原理及工作过程介绍

• 磁性编码器在具身智能领域的应用

• 磁性编码器的代表企业

01

磁性编码器是什么？

1.1

工作原理大揭秘

磁性编码器是利用磁场变化测量角度和位置的精密传感器，可看作"磁场侦探"，能捕捉磁场变化并转化为位置或角度信息。它的工作机制并不复杂，主要为核心部件协同工作

磁场之源——磁性元件：内部有带不同极性磁区的磁性盘（或磁带等），如同"磁场密码盘"。随旋转轴转动或直线位移时，周围磁场按规律变化，比如旋转时不同磁极交替经过特定位置，磁场方向和强度周期性改变。

磁场感知"小能手"——磁传感器：霍尔元件、磁阻元件等是感知磁场变化的"侦察兵"。磁场变化时，霍尔元件产生相关电压变化，磁阻元件电阻值改变。以霍尔元件为例，电流通过时，磁场对电子的作用力会产生电势差，反映磁场变化。

信号处理"智囊团"——信号处理电路：磁传感器检测的微弱模拟信号如同"情报碎片"，经电路放大、滤波、模数转换后，变成清晰的数字信号，精准表示旋转轴角度、物体位移等，通过RS-485、CAN总线等接口传给控制系统。

1.2

工作过程深度剖析

增量式磁编码器工作流程：磁性盘旋转一定角度，磁传感器输出脉冲信号。控制系统通过计数得知旋转的"脉冲角度单位"，计算位置变化。比如每旋转1度产生10个脉冲，100个脉冲即表示旋转10度。适用于对精度要求不高，但需快速测转速和方向的场景，如简单电机转速监测。

绝对式磁编码器工作流程：能直接给出当前绝对角度或位置信息，因磁性盘有特殊编码，不同位置对应不同磁场编码。磁传感器检测后，经电路运算解读，直接输出绝对信息。如工业机器人关节控制中，无需回零校准，提高运动控制准确性和效率。

02

磁性编码器在具身智能领域

能发挥什么作用？

磁性编码器凭借独特优势，在具身智能领域多个场景中不可或缺，为机器人赋予精准"感知力"和"行动力"。

2.1

工业机器人：

精准作业的“幕后英雄”

关节位置与角度精确控制：安装在关节部位，实时精准测量位置和角度。如汽车制造中，机器人手臂需将零部件精准放置，磁性编码器反馈的信息让控制系统调整轨迹，提高产品质量和生产效率。

复杂工况下稳定运行：工业环境多灰尘、油污、水汽，磁性编码器非接触式检测，比光学编码器更耐恶劣环境。在钢铁厂、煤矿等场景能稳定工作，避免环境干扰导致的误差和故障。

2.2

服务机器人：

贴心陪伴的“智能助手”

室内导航与避障：与激光雷达、摄像头等协同，帮助清洁、医疗护理等机器人感知位置和姿态。清洁机器人穿梭时，磁性编码器测轮子旋转角度和位移，结合环境扫描信息，规划路径、灵活避障。

人机交互中的精细动作控制：为机器人关节提供高精度反馈，使其精确控制动作力度和位置。如医疗护理机器人调整病人体位时，能准确感知手部位置和施力，避免伤害病人。

2.3

人形机器人：

迈向“类人”智能的关键支撑

模仿人类动作的精准度保障：安装在肩、肘、膝等关节，提供高精度测量。人形机器人行走、抓取时，磁性编码器反馈信息让控制系统调整运动参数，使动作更流畅自然，如舞蹈表演时能精准完成复杂动作。

复杂动作中的快速响应与稳定性：响应速度快，能在极短时间传递关节变化信息。人形机器人快速行走或避障时，可及时调整姿态和方向，保持平衡。高可靠性也保障其在长时间工作中稳定提供位置感知支持。

03

磁性编码器有哪些行业代表企业？

3.1

昆泰芯微电子科技有限公司：

用“磁”力撬动机器人精准时代

2016年由资深传感器专家创立，专注传感器信号链及物联网芯片。凭借MEMS、磁传感器等领域的IP与专利，快速成为工业级与汽车级芯片重要供应商，秉持“智能感知世界，传递美好生活”愿景。

明星产品：KTM5900智能磁性传感器

基于TMR效应，角度精度达±0.025°，支持180,000RPM转速，响应延迟仅0.5μs。内建修正机制，可自动处理磁铁偏移等误差，广泛用于中高端机器人设备。

3.2

华夏磁力电子技术开发

（深圳）有限公司：

从实验室走出的“磁场解码大师”

2000年由库万军博士创立，国内率先涉足磁性薄膜半导体集成化。深耕二十余年，联合高校攻关磁性薄膜等技术，形成研产销服一体模式，在新能源汽车磁电传感器领域颇具影响力。

明星产品：三相多极磁阻旋变传感器

拥有专利（CN118646232B），复杂磁场下误差更小、精度更高。适用于工业控制、机器人及电动汽车动力系统，可精准监测电机状态，提升运行安全性。

3.3

德国海德汉（Heidenhain）：

百年老店的“磁侧传奇”

1889年以金属刻蚀起家，百年发展成全球测量先驱。1950年首创DIADUR工艺推动光栅民用化，年研发投入占营业额15%，累计专利3385项，稳居精密光栅领域龙头。

明星产品：高精度绝对式角度编码器

精度达亚微米级，27位高分辨率，能提供精准绝对位置信息。适配高端数控机床、航空航天设备等高精度需求场景，是行业标杆产品。

04

磁性编码器：

开启具身智能的无限可能

磁性编码器在具身智能领域作用日益重要，为机器人提供精准信息，助力工业、服务、人形机器人发展。相关企业推动着技术进步和市场拓展。随着具身智能市场升温，磁性编码器将迎来更多机遇与挑战，未来必将为智能世界注入更多动力，创造更多奇迹！