昆泰芯微电子新一代机器人关节磁编码器解决方案系列一
来源：昆泰芯
发布时间：2025-07-15
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技术背景与行业趋势
在智能机器人快速演进的今天，尤其是人形机器人、机器狗等领域，对关节位置控制提出了前所未有的高精度、高动态响应、低延时、小体积要求。
传统的光电编码器存在结构复杂、体积大、易受污染等问题，难以满足新一代机器人系统的需求。
基于深厚的磁阻传感技术积累，昆泰芯微电子（Conntek Microelectronics）提出了新一代磁性绝对角度编码器系列，包含KTM5900、KTM5910、KTH57、KTH78等核心产品。
这些产品以极致精度、超小封装、灵活应用组合，支撑智能关节对高速、宽温、高稳定角度反馈的苛刻要求，为机器人行业带来了全新的解决方案。
本文主要介绍：
● KTM5900（离轴绝对编码器），搭配外径24mm，内径18mm，厚度为4mm的径向充磁钕铁硼磁环离轴安装，校准后精度可以达到±0.05°。
● KTM5910（在轴绝对编码器，支持闭环校准），搭配10mm直径径向充磁钕铁硼磁饼，一键自校准后精度可以达到±0.025°。
● KTM5910（在轴绝对编码器，支持闭环校准），不需要外部电机拖动，只需要电机使用自己的KTM5910输出的角度进行闭环转动，电机便可在3000RPM转速下，自校准到±3RPM的速度波动水平。大大减少工时成本，大大降低故障电机返修的难度。
下文将结合各项实际测试数据和实验验证，系统性展开每一款产品在不同场景下的性能表现与技术细节分析。
KTM5900单对极磁环离轴校准测试详解
在机器人减速器输出端、无框力矩电机以及小型旋转接头等场景中，离轴安装成为必要需求。
针对这一应用，昆泰芯推出了KTM5900离轴磁性绝对编码器，设计重点在于小体积、高集成度与高离轴抗偏差能力。
测试环境采用外径24mm，内径18mm，厚度为4mm的径向充磁钕铁硼磁环，KTM5900芯片至于磁环正侧面，通过KTM5900内部的非线性补偿模块激活后，自动基于角度信号进行修调误差，误差收敛至±0.05°以内。其中，KTM5900的对于磁环的要求以及安装的要求如下图所示，测试详情参考下方测试视频：
KTM5910单对极磁铁在轴校准测试详解
为了验证KTM5910芯片在实际在轴应用场景下的性能表现，昆泰芯工程团队搭建了标准化在轴测试平台。测试中，使用单对极充磁磁铁，安装于高速旋转平台的主轴上，KTM5910芯片以标准姿态（正对磁极方向）固定，保证磁感应强度的最大化与稳定性。
测试平台通过光编电机作为运行主动机构，误差曲线来自于采集的光编与磁编KTM5910的角度差，检测到误差曲线呈现明显的周期性畸变。这一现象符合单对极磁体磁场分布特点：在90度、270度附近，由于磁通量梯度减缓，磁感信号产生非线性畸变。
针对这种天然非线性失真，KTM5910芯片内部集成了非线性自动校准机制，整个过程用户无需复杂操作，只需一条SPI命令或通过上位机一键发起。
校准完成后，再次进行角度误差扫描，误差范围锐减至±0.025°以内，误差曲线趋于平滑，周期性波动大幅抑制。其中，KTM5910的对于磁铁的要求以及安装的要求如下图所示，测试详情参考下方测试视频：
KTM5910闭环自动校准技术（3000RPM ±3转波动）
在智能机器人与高动态伺服系统中，关节电机需要在高转速、高负载变化环境下，维持极致的角度稳定性。为了支撑闭环控制系统对于实时角度误差最小化的需求，KTM5910集成了基于自适应滤波与实时补偿的闭环自动校准模块。
总结与未来展望
昆泰芯微电子基于TMR磁阻技术平台， 通过KTM5900、KTM5910等多款核心产品， 完整覆盖了从在轴、离轴等多种机器人关节应用场景。
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