如何确定机器人关节处增量式编码器的零位？

如何确定机器人关节处增量式编码器的零位？

我的机械腿有三个关节，每个关节安装了具有A、B、Z三相的普通增量式编码器。在调试机械腿时，如何确保编码器处于零位是一个关键问题。


图为机器人关节处增量式编码器的位置及内部结构照片

普通增量式编码器只能获取相对位置，无法直接获取绝对位置。相对位置是相对于编码器上电时立即记录的零点位置（称为“伪零点”），但这通常不是我们希望的机器人零点位置（称为“真零点”）。

为解决这一问题，有两种方案：
添加传感器：
可以添加绝对编码器、光电开关或机械按钮开关等传感器来获取“伪零点”与“真零点”之间的位置差。
尽管不同传感器的精度可能有所不同，但仍可用于找到期望的“真零点”（可能存在微小误差）。
添加传感器或使用机械限位和力矩检测。我需要确认这两种方法的可行性和细节。比如，添加绝对编码器、光电开关或机械按钮，这些传感器如何安装，如何校准。另外，机械限位的方法需要让关节运动到极限位置，通过力矩变化来识别，然后计算差值。但这种方法可能有误差，需要注意安全。

利用机械限位：
不添加额外传感器，而是让机器人关节运动至限位位置，此时力矩会显著增加。
记录关节在限位位置的值，并反算出与零点位置时的差值，从而标定“真零点”。
标定后，即可通过增量式编码器获取绝对位置（但此方法可能存在较大误差，使用时需确保结构强度并注意安全）。
比如使用机械限位时，结构强度和安全性的考虑。需要提醒用户在实际操作中注意这些风险，可能建议在安全的环境下进行测试，或者结合其他方法提高精度。

增量式编码器误差控制

• 光电开关精度可达±0.1°
• 机械限位法误差约±1°~3°，建议配合多次平均测量
• 定期复校周期推荐：正常使用每3个月/累计运行200小时

综上所述，通过添加传感器或利用机械限位，我们可以确定机器人关节处增量式编码器的零位。

优先采用"光电开关+编码器"复合方案，兼顾精度与成本。对于承重关节建议增加冗余传感器，调试阶段务必先进行空载标定。

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