En una articulación de robot, los codificadores desempeñan un papel similar a la visión y la propiocepción humana. Miden continuamente la posición y velocidad tanto del rotor del motor como del eje de salida, retroalimentando esta información al controlador para formar un sistema de control de bucle cerrado preciso.
Los codificadores también son uno de los componentes centrales de los actuadores de articulación HONPINE, determinando directamente la precisión, estabilidad y seguridad del movimiento.

¿Qué significa realmente la resolución del codificador?

La resolución del codificador se refiere al cambio más pequeño detectable en la posición, similar a la escala más pequeña en una regla.
Por ejemplo, un codificador de 17 bits divide una revolución completa en 131,072 conteos, lo que corresponde a una resolución teórica de 0.00275°.

Sin embargo, la resolución no es lo mismo que la precisión.

La precisión efectiva describe la desviación máxima entre la posición reportada por el codificador y la posición física real, típicamente especificada en segundos de arco.

Conclusión clave:

Una alta resolución no necesariamente significa alta precisión.
Al seleccionar un codificador, los ingenieros deben mirar más allá del conteo de bits y evaluar cuidadosamente su especificación de precisión absoluta.

¿Por qué los robots de alta gama prefieren codificadores duales?

Arquitectura de codificador único vs. codificador dual

Codificador del lado del motor (lado de alta velocidad):
Montado en el eje del servomotor, típicamente un codificador incremental.
Se utiliza principalmente para los bucles de control interno: control de corriente y velocidad.

Codificador del lado de salida (lado de baja velocidad):
Montado en la salida del reductor y debe ser un codificador absoluto.
Mide directamente la posición real de salida de la articulación.

Ventaja clave

Con un codificador en el lado de salida, el sistema de control puede compensar los errores de transmisión, incluido el juego del reductor, la rigidez torsional y la deformación elástica. Esto mejora drásticamente la repetibilidad del efector final y la precisión de posicionamiento.

Más importante aún, desacopla el error de control del error mecánico.
El controlador puede determinar claramente si una desviación se origina en la ejecución del comando, la respuesta del motor o la transmisión mecánica misma, permitiendo estrategias de control específicas basadas en modelos.

Diferencias de aplicación: Codificadores únicos vs. duales

Sistemas de codificador único

Gracias a su estructura más simple y menor costo, los actuadores de codificador único dominan aplicaciones donde la precisión absoluta y la conformidad de interacción no son críticas, como: Manejo estándar de materiales, Paletización, Soldadura por puntos, Movimiento repetitivo de punto a punto

En estos escenarios, la relación costo-rendimiento es la consideración principal.

Sistemas de codificador dual

Los codificadores duales se han convertido en un estándar indiscutible en robótica de alta gama.

Los robots médicos que realizan cirugías delicadas, los robots colaborativos que trabajan junto a humanos y los robots humanoides que buscan capacidades de movimiento similares a las humanas, todos dependen de codificadores duales como habilitadores fundamentales de sus funciones principales: precisión, conformidad y seguridad.

Aquí, la creación de valor supera el costo.

Convertir el error en "toque": El poder oculto de los codificadores duales

El valor de nivel superior de los codificadores duales radica en un cambio profundo de perspectiva.

La diferencia angular entre el lado del motor y el lado de salida ya no se trata como un "error" sin sentido. En cambio, se convierte en una visión valiosa del estado interno de la articulación.

Esta diferencia angular representa directamente la deformación elástica de la cadena de transmisión, especialmente dentro del reductor.
Con un modelo de rigidez conocido o identificado, esta deformación puede traducirse en torque de articulación en tiempo real.

En otras palabras, sin sensores de torque costosos, la articulación del robot gana una forma de percepción táctil. Puede sentir cuánta fuerza está aplicando al entorno, o cuánta fuerza está aplicando el entorno a ella.

Esto es precisamente por qué los robots colaborativos, los robots quirúrgicos y los robots humanoides casi universalmente adoptan codificadores duales. Estos robots requieren no solo precisión posicional, sino también la capacidad de interactuar con el mundo con suavidad y conformidad controladas.

Ejemplos incluyen:

Ensamblaje de precisión: detectar resistencia a la inserción y ajustar automáticamente la postura

Pulido y rectificado: mantener una fuerza de contacto constante en lugar de un control de posición rígido

Colaboración humano-robot: ceder inmediatamente al contacto con un cuerpo humano

Los codificadores duales hacen que los actuadores de articulación sean más confiables y seguros

En aplicaciones de alta gama, la confiabilidad es crítica.

Los codificadores duales proporcionan inherentemente redundancia y validación cruzada. Si el codificador del lado del motor indica que se ha alcanzado la posición objetivo, mientras que el codificador del lado de salida muestra lo contrario, el sistema puede identificar instantáneamente una condición anormal.

Esto puede indicar: Mal funcionamiento del codificador, Deslizamiento de transmisión, Desgaste o daño del engranaje dentro del reductor

Tal diagnóstico de fallas en tiempo real y alerta temprana es imposible en sistemas de codificador único.

En escenarios que involucran interacción humana cercana u operación de alta carga a largo plazo, esta capacidad no es simplemente una mejora de rendimiento, es una piedra angular de la seguridad funcional.

De codificadores únicos a duales: Una evolución fundamental

La evolución de arquitecturas de codificador único a dual representa una transformación profunda: de ejecución de bucle abierto a percepción física de bucle cerrado.

El control de codificador único opera en un modelo matemático idealizado y simplificado.
El control de codificador dual gobierna un sistema físico real, uno con elasticidad, fricción, desgaste e imperfecciones.

Por primera vez, el robot puede entender y adaptarse a las no idealidades inherentes del mundo físico.

Esto no es simplemente una diferencia en el conteo de sensores; es una línea divisoria en la inteligencia robótica. Determina si un robot sigue siendo un brazo mecánico que repite ciegamente trayectorias predefinidas, o se convierte en un agente inteligente capaz de percibir su entorno, adaptarse al cambio e interactuar de manera segura con los humanos.

En el futuro, si un robot posee este sistema de percepción dual bien puede convertirse en un punto de referencia definitorio de su capacidad y valor.