断电之后，它还记得自己在哪吗？

机器人核心件 · 之四

断电之后，它还记得
自己在哪吗？

伺服电机的尾巴上都挂着一个小盘，编码器。前面三篇讲的减速器负责出力，编码器负责报信：电机转到哪、转多快，全靠它一句一句报回去。它一报错，电机转得再准也是瞎转。而它内部的一个设计选择，直接决定了断电之后它还知不知道自己的位置。

1、光先变成脉冲

光电编码器的结构不复杂：一枚红外 LED，一片随轴旋转的码盘，码盘上刻满透光和不透光的径向刻线，后面一排光电管。盘一转，光被刻线切成一明一暗的脉冲，数脉冲就是转过的角度。普通编码器每圈几百到几千条刻线，高精度型能到数万线。

2、一路信号不够用

只数脉冲有个漏洞：数得出转了多少，判断不了往哪边转。办法是让两路信号错开四分之一个周期，也就是常说的 A 相和 B 相，相位差 90 度。正转 A 先到峰值，反转 B 先到，一比就知道方向。另外再开一路 Z 相。它每转只出一个脉冲，用来标记一圈的原点。数脉冲、比相位、靠 Z 相归零，增量式编码器的全部家当。

码盘切光成脉冲：A、B 相差 90°，Z 相每转一次（示意）

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增量式的账本只记变动量：转了多少它知道，现在在哪它不知道。

—— 百度百科「数字编码器」词条

3、断电丢的是什么

增量式断电，计数清零，位置就丢了。上电之后机床要慢慢回零找原点，一条产线几十个轴挨个走一遍，都是白费的节拍。绝对式编码器把这件事从根上解决：码盘一圈分成 4096 到 65536 个位置，每个位置刻一组唯一的编码，读一下就知道自己在哪，断电也不丢。

编码不用普通二进制，用的是格雷码。差别在于：二进制数从 7 走到 8，四位要同时翻转；刻线稍有偏差，读数可能瞬间从 0111 跳成 0000，差出去一整个扇区。格雷码相邻两个位置只有一位不同，读错也错不到哪去，粗差从设计上被摁死了。

绝对式码盘：格雷码相邻位置只跳一位（示意）

4、转过头怎么办

单圈绝对式只认一圈之内的角度，轴多转了几圈它不知道。多圈方案有两条路：主流是机械齿轮式，轴带动一组精密减速齿轮，由附加码盘记录圈数，断电位置照样保存，不用电池；另一种靠内部电池维持计数，结构简单，但电池有寿命，要定期更换。

环境也是分水岭。光电方案精度高，但怕油污粉尘；磁电方案用磁环加霍尔元件，没有光学元件，抗污染抗震动，代价是同等体积下分辨率低于光电。近两年电感式编码器凭借超薄、抗干扰的特性，开始进入机器人关节模组量产验证。

5、小盘子的产业账

据华经产业研究院数据，2025 年中国编码器市场约 118.6 亿元，全球约 36.8 亿美元。下游很集中：伺服占 33%，机床 20%，风电 11%，电梯 10%，四项合计 74%。玩家名单是这样的：多摩川以 28.54% 的份额居首，海德汉 16.62% 次之，长春禹衡光学以 8.50% 排第三，是国产阵营的旗帜。

多摩川（日） 28.54%

海德汉（德） 16.62%

禹衡光学（国产） 8.50%

补一句实话：另一份报告引 MIR DATABANK 的口径给的是海德汉 16.9%、多摩川 16.2%、禹衡 7.6% 到 8.5%，各家统计范围不同，数字有出入，但大势一致：高端仍在日德手里，国产在中低端完成替代后正往上顶。增量看人形机器人——每个关节模组都要装编码器，关节用多圈绝对值占这类产品出货的七成以上，单台用量远超传统工业机器人。

一句话收住

增量式记变化，绝对式记位置，
差别只在断电那一刻见分晓。

机器人核心件系列，下期拆伺服电机。