Энкодер (датчик угла поворота) — это датчик обратной связи, который сообщает системе управления, на какой угол повернулся вал и в каком положении он находится. Он преобразует механическое вращение в цифровой сигнал, понятный контроллеру. В робототехнике энкодер — это «орган чувств» привода: без него робот двигал бы суставами и колёсами «вслепую», не зная, куда именно они встали. Именно энкодер замыкает контур управления и позволяет роботу позиционироваться точно.

Энкодер ставят на вал двигателя или прямо на ось сустава. Пока привод вращается, датчик непрерывно передаёт контроллеру данные о положении и скорости, а тот сравнивает их с заданной целью и корректирует ток на двигателе. Разрешение энкодера (сколько отсчётов он выдаёт на один оборот) напрямую определяет точность позиционирования: чем оно выше, тем мельче угол, который робот способен уверенно отработать.

Различают два основных типа:

  • Инкрементальный — выдаёт импульсы при вращении; контроллер считает их и определяет, насколько сместился вал относительно точки отсчёта. Дёшев и точен, но после включения питания требует процедуры привязки к нулю (референции), так как «не помнит» абсолютное положение.
  • Абсолютный — каждому положению вала соответствует свой уникальный код, поэтому датчик сразу после включения сообщает точное положение, даже если робота двигали при выключенном питании. Такой энкодер удобен и безопасен для многосуставных манипуляторов.

По принципу считывания энкодеры бывают оптическими (диск с прорезями и светодиод), магнитными (датчик Холла реагирует на вращающиеся магниты) и другими. В простых мобильных роботах, например роботах-пылесосах, энкодеры на колёсах позволяют оценивать пройденный путь (одометрию); в промышленных манипуляторах прецизионные энкодеры на каждом суставе обеспечивают повторяемость в доли миллиметра. Фактически без энкодеров невозможны ни сервоприводы, ни точное управление движением робота в целом.

Источники:

  1. Обратная связь посредством энкодера // Purelogic. URL:https://purelogic.ru/news/obratnaya-svyaz-posredstvom-enkodera/
  2. Энкодеры: типы и принцип работы // RoboCraft. URL:https://robocraft.ru/technology/734
  3. Серводвигатели: устройство и принцип работы // Elec.ru. URL:https://www.elec.ru/library/info/servodvigateli/