電子發燒友網報道(文 / 吳子鵬)人形機器人的控制鏈與感知鏈,作為實現智能化操作及環境交互的核心技術體系,正通過深度協同,助力人形機器人突破非結構化環境下的多任務執行瓶頸,逐步成為工業、服務、醫療等領域的關鍵生產力要素。
在電子發燒友網《人形機器人的電機控制和傳感器》專題中,我們特邀納芯微技術市場經理高峰與陳旭驊,兩位專家分享了納芯微在人形機器人控制鏈與感知鏈的全面布局、實踐成果,以及對未來發展趨勢的洞察。本文為下篇,聚焦陳旭驊對納芯微在人形機器人感知鏈布局的解讀。
納芯微技術市場經理陳旭驊
人形機器人感知特性與發展趨勢
感知系統堪稱人形機器人實現智能化與自主行動的核心能力,其性能直接關乎機器人在環境感知與導航、人機交互、安全保障及執行精度等方面的表現。陳旭驊指出,當前納芯微在人形機器人感知系統領域,重點關注機械臂、腿部關節、靈巧手、電池管理、視覺傳感模塊及電子皮膚等應用方向。
在機械臂應用中,納芯微的傳感器方案分別服務于減速器前的電機控制及減速器后的關節控制。借助各類角度編碼器,助力機器人實現高精度閉環位置控制,滿足目前人形機器人客戶對 0.1° 以內精度的嚴苛要求。
在腿部關節應用中,納芯微的傳感器方案覆蓋電機端與絲桿末端,通過各類角度編碼器及直線位移檢測技術,實現高精度閉環位置控制,系統化解決腿部關節在各類復雜應用場景中的需求。?
在靈巧手應用中,納芯微的傳感器方案主要用于空心杯電機與末端關節的位置檢測,借助納芯微超小封裝的編碼器組合方案,進而滿足空心杯磁編碼器與末端關節磁編碼器應用,達成手部精確角度控制。
在電池管理應用中,電池管理模塊需運用納芯微的電流傳感器,實現對電池能耗及充電過程的精準管理。?
在視覺傳感模塊應用中,納芯微的傳感器主要圍繞機器人視覺管理模塊,涵蓋 3D 相機與激光雷達兩種技術路徑。這兩種視覺管理模塊中的振鏡與轉鏡結構,均依賴磁編碼器提供精確角度運動信息。
在電子皮膚應用中,整體方案涉及點矩陣磁性觸覺檢測、關節限位檢測、各類壓力傳感模塊及溫度傳感模塊等,這些均為納芯微未來重點關注的關鍵傳感器技術領域。?
陳旭驊預測,未來傳感器將朝著小型化與多維感應方向發展。隨著人形機器人在機械臂、腿部關節乃至視覺檢測執行機構等方面的發展,傳統 2D 平面角度安裝方式已無法滿足日益嚴苛的裝機需求,各類應用對編碼器的安裝條件及感應方式提出了全新挑戰。
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此外,隨著人形機器人功能不斷拓展,既要承擔大扭矩工作,如搬運、組裝;又需完成精細化操作,如電焊、精密生產等任務。這對編碼器的精度與可靠性提出了更高要求。對于芯片而言,在滿足高精度及未來 2D 甚至 3D 感應需求的同時,提升可靠性成為必然趨勢。人形機器人的大規模落地與普及,將促使傳感器功能安全標準進一步提升,推動芯片技術向高可靠性方向持續演進。未來,芯片可靠性與安全性更優的廠商,有望在市場競爭中占據更大份額。?
納芯微豐富的傳感器芯片方案
針對上述感知需求,納芯微提供了豐富的芯片解決方案,涵蓋多種用于采集關鍵物理量的傳感器:?
電流、電壓采樣:Hall 傳感器(NSM201x, NSM211x, NSM203x,MT951x, NSM2311)、隔離放大器(NSI1400, NSI1300, NSI1200C, NSI1312, NSI1311)、放大器(NSOPA9xxx, NSOPA8xxx, NSOPA084);
溫濕度監測:溫濕度傳感器(NST1001、NST1002、NSHT3x 等);?
角度與位置獲取:磁性角度傳感器(NSM301x,MT65xx,MT6835,MT6826s)、線性位置傳感器(MT910x)、開關位置傳感器(MT83xx,MT89xx);?
壓力測量:壓力傳感器(NSA/C9260x、NSA/C2860x 等)。?
借助這些傳感器,人形機器人設計人員能夠全方位采集機器人內部系統運轉過程中的輸入與輸出數據,為機器人運行提供完整且強大的數據支持,構建完善的機器人閉環系統。
值得一提的是,2024 年納芯微完成對磁傳感器公司麥歌恩的收購,此次收購進一步豐富了納芯微在磁傳感器領域的產品品類,與現有產品形成互補,顯著提升了其在磁傳感器市場的競爭力,為人形機器人業務提供了更為堅實的技術支撐。?
把握人形機器人市場機遇?
《人形機器人產業研究報告》數據顯示,2024 年中國人形機器人市場規模約達 27.6 億元,預計到 2030 年有望突破千億元大關。2025 年,特斯拉、優必選、宇樹科技等國內外廠商計劃實現數千至數萬臺的量產目標,工業制造場景(如汽車工廠質檢、搬運)將率先實現規模化落地。
陳旭驊表示,在人形機器人規模化落地進程中,技術瓶頸正不斷被突破,國產供應鏈也在迅速崛起。同時,人形機器人產業發展受政策與資本雙輪驅動,國內政策明確支持人形機器人關鍵技術研發,長三角、珠三角等地已形成相關企業集群;資本的加速涌入,也為人形機器人技術迭代與商業化落地注入強大動力。?
從應用場景拓展來看,人形機器人正逐步分層推進。短期內,特種行業如危化防爆、救援等領域將率先實現應用落地,通過高效操作彌補自主性不足;未來 3 至 5 年,智能制造場景將逐步普及,成本因素將驅動人形機器人形態的優化選擇;長期來看,商用及家庭服務領域需求有望大規模爆發,屆時人形機器人成本將大幅下降,自主性與交互性將進一步提升。
作為專注應用創新的半導體企業,納芯微在人形機器人快速發展的浪潮中,首先聚焦高動態電機驅動與傳感器的深度融合。通過高集成驅動電路疊加傳感器方案,推出適配空心杯電機或無邊框電機的驅動芯片解決方案,支持角秒級定位精度,滿足人形機器人關節高功率密度需求。
其次,納芯微積極投身生態合作,構建國產化供應鏈與開源生態體系,與聯合實驗室及高校展開深度合作。通過技術攻關,提升電機動態響應與傳感器靈敏度,加速國產執行器的研發與落地。同時,納芯微積極參與開源生態建設,提供標準化驅動設計芯片解決方案,有效降低客戶開發門檻。
在新興應用蓬勃發展的浪潮中,納芯微秉持 “芯片性能突破 + 生態協同創新” 的戰略理念,深度融入人形機器人產業發展進程,助力客戶在量產競爭中搶占先機,推動人形機器人產業邁向新的發展階段。?
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