磁编码器芯片常用于测量机器人、电机等设备的旋转运动。那么什么是离轴编码器呢？

       离轴式磁编码器采用多磁对极码盘，芯片安装位置偏离旋转轴中心。在运行过程中，每一对极都会产生一个周期的正余弦信号，并通过硬件内插器转换成正交或者串行位置信号。当电机轴旋转起来后，芯片内部霍尔元件在径向范围内感应到的磁场强度保持不变，电机轴的径向抖动（只要在霍尔感应磁场的径向范围内）也不会影响霍尔感应输出信号的精准度。因此，只要在实际安装过程中确保芯片位置和径向安装距离（跟磁对极距有关），就能确保输出信号的准确性。

（一）拆解编码器增量市场：人形机器人

1、人形机器人：单特斯拉 Optimus 编码器需求量 50+，价值量约为 7500 元

这一节，我们不赘述人形机器人产业化落地中持续降本，带给国产供应商巨大机会的逻 辑，主要对直线执行模组、旋转执行模组和灵巧手所需的编码器进行拆解。 特斯拉 BOT 运动控制模块主要分为直线执行模组、旋转执行模组和灵巧手。旋转执行模 组包括无框力矩电机、谐波减速器、双编码器、力矩传感器以及轴承，赋予 BOT 精准的 旋转控制能力。直线执行模组包括无框力矩电机、行星滚柱丝杠、编码器、力传感器以 及轴承，这些零部件相互协作，使 BOT 能够实现精准的运动。灵巧手使用的空心杯电机 模组则由空心杯电机、减速器和编码器构成，从而使得 BOT 手部能够实现高度敏感和灵 活的运动，为实现复杂的抓取和操作任务提供了坚实的基础。

单 BOT 直线、旋转执行模组各为 14 个。旋转执行模组主要由手臂、腿部和躯干构成， 覆盖肩、肘、髋、腰关节；直线执行模组由手臂和腿部构成，覆盖腕、肘、髋、膝、踝关 节。每个单独的 BOT 都由 14 个直线执行模组和 14 个旋转执行模组组成，构成了其精密 而高效的运动控制系统。这些执行模组通过精确的位置和角度控制，使机器人能够实现 多样化的动作和姿态。模组的协同工作，为 BOT 带来了出色的机动性和操作灵活性，使 其能够应对各种复杂的环境和任务要求。

编码器用于测量关节角度和位置，确保 BOT 的运动精度和稳定性。特斯拉 BOT 需要实 现高度精准的运动控制，以模拟人类的动作。通过实时监测编码器反馈信息，BOT 可以 准确地控制肢体的运动，实现平稳的步态和灵活的动作。旋转执行模组采用双编码器主 要包含电机侧的编码器和减速器输出端的编码器，两个编码器可以增加系统的动态响应， 提高系统带宽，缩短响应时间。

单 BOT 编码器价值量约为 7500 元。根据特斯拉 AI Day 发布会展示的解决方案，每个旋 转执行模组具备独立的输出和输入两个编码器，而每个直线执行模组则配置了一个编码 器；在灵巧手模块中，为满足其复杂功能需求，每个空心杯电机模组均搭载了一个编码 器，总计单 BOT 需要 54 个编码器；结合国产厂商定价，我们假定执行模组所使用编码 器的价格为 150 元/个，空心杯电机模组所使用的编码器价格为 100 元/个，经过测算，单 BOT 的编码器价值量约为 7500 元。

特斯拉 Optimus 产业化进展加速，赋能编码器浩瀚市场。2023 年特斯拉股东大会上马斯 克表示，“未来每个人都会拥有一个人形机器人，如果人形机器人和人的比例是 2 比 1 左 右，那么人们对机器人的需求量可能是 100 亿乃至 200 亿个”；参考马斯克公开言论，我 们假设 2025 年 Optimus 目标交付量按悲观、中性、乐观情况，分别达到 10 万台/50 万台 /100 万台，根据上文的价值量测算，有望为编码器带来 70 亿元的新增市场空间。

（二）离轴磁编案例分享 - 机器人关机模组 

六轴协作机器人产品

机器人关节模组：

机器人关节模组内部结构：

机器人关节模组八大核心：

1.电机端绝对值编码器

用于采用关节速度，放置在电机末端，采集电机的速度。

2.输出端多圈绝对值编码器

20位绝对值编码器，重复定位精度高达±7角秒，绝对定位精度高达±15角秒，可记忆单圈及多圈断电位置，全闭环控制，无磨损精度。

3. 无框力矩电机

提供出色的扭矩密度,从而实现紧凑的占地面积,减少空间和重量。

4.精密谐波减速机：

50减速比、80减速比、100减速比、120减速比，多款按需选择。

5.直流驱动器

改变电机电压控制无刷直流速度。

6.温度传感器

能感受温度能够转换成可用输出信号的传感器。

7.摩擦式制动保持器

采用摩擦式制动器，停机无晃动，开机无抖动。可实现满负载零速启动。运行无磨粉，转动无噪音，耐受100%全速重载急停。

8.扭矩传感器：

测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量设备。

(三) 机器人关节模组的设计要求：

• 客户需求: 需要离轴，优点：可以中空走线，方便线缆从机器人中间穿过去，可以更好得保护好线缆，不需要把线漏在外面，影响使用和产品寿命。目前iC-Haus的离轴芯片价格很贵，阻碍了大批量应用。
• 关节模组单机用量：2个。6轴协作机器人用量：2X6=12个。（也有单个关节模组用1个的）
• 对手型号1：iC-MHL200， iC-Haus, 离轴，价格贵
• 对手型号2：英飞凌TLE5012，在轴。（通过增加机械结构，用在轴实现离轴效果。缺点：噪音大。）
• 麦歌恩型号：
• MT6620
• MT6728

• MT6709
  

• 
  

（四）Magntek麦歌恩离轴编码器MT6709/MT6620/MT6782芯片介绍：
  1）MT6728高分辨率、高精度解码细分IC

特性和优势

• 支持外部差分Sin、Cos模拟信号输入，信号频率最高支持到32KHz

• 支持客户端简洁自校准，无需对外数据交互，无特殊运转要求

• 解码后的角度数据，可同时支持增量ABZ、增量UVW、PWM以及3线SPI绝对值接口输出

• 21位核心角度分辨率

• 匀速系统延时<2us

• 增量ABZ输出支持1~16,384脉冲/周期，任意整数分辨率客户可编程

• 增量UVW输出支持1~63对极任意整数对极可编程3.3~5.0V、-40~125°C 温度范围内均可工作内置3.0~5.5V用户可编程EEPROM，无需外挂
  
  

2）MT6709:离轴绝对值角度检测解码芯片 (外置线性霍尔)

     MT6709是麦歌恩微电子推出的新一代针对外部线性霍尔(配合1对极磁环工作)输入的正、余弦模拟信号进行角度计算的解码芯片。随着转动轴带动单对极磁环(一个N极、一个S级)转动在磁环四周互成90°摆放的四颗线性霍尔芯片会感应输出正、余弦的模拟信号,MT6709对这四路差分正、余弦模拟输入信号进行补偿、计算、解码之后，可以得到分辨率为17位的绝对角度数据;角度数据会被进一步编码成最高分辨率为2.500脉冲/周期或者是10000步/周期的AB增量信号;MT6709也提供了UVW输出,分辨率支持1~63对极/周期。
   
特性和优势

• 解码配合单对极磁环工作的互成90°摆放的4颗线性霍尔使用，将正余弦模拟信号解码成绝对角度数据，可实现离轴的(Off-Axis) 0~360°绝对角度检测

• 内部17位绝对角度数据可通过SPI接口读取

• 可同时支持增量ABZ、UVW、PWM以及3线SPI绝对值接口输出

• 增量ABZ输出支持1~2,500脉冲/周期，任意整数分辨率用户可编程，UVW输出支持1~63对极，任意整数对极用户可编程

• 零点位置可通过专用中断脚一键编程、无需数据交互

• 系统延时 (匀速时)<2us

• 3.3~5.0V、-40~125°C 温度范围内均可工作

• 内置3.0~5.5V用户可编程EEPROM
  

  
  

3）MT6620：基于霍尔阵列开发的支持离轴角度和位置检测的集成式传感器芯片

特性和优势

• 基于2mm固定极距的霍尔感应阵列，实现可离轴安装的角度和位移检测

• 提供客户端的简洁自校准模式，无数据交互、自动计算补偿

• -40~125℃温度范围内均可工作

• 可同时支持增量ABZ、增量UVW、PWM绝对值和3线SPI总线输出

• 增量ABZ输出支持1~2.500脉冲/对极，任意整数分辨率客户可编程

• 增量UVW输出支持1对极~63对极任意整数对极客户可编程

• 内置3.3V~5.0V可编程的EEPROM