隨著技術(shù)突破、政策支持以及市場(chǎng)需求的多重驅(qū)動(dòng)，人形機(jī)器人的量產(chǎn)元年正加速來臨。行業(yè)普遍認(rèn)為，2025 年將成為這一領(lǐng)域的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，標(biāo)志著人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化。在電子發(fā)燒友網(wǎng)的《人形機(jī)器人的電機(jī)控制和傳感器》專題中，邁來芯（Melexis）產(chǎn)品線經(jīng)理 Julien Ghaye 表示，人形機(jī)器人有望成為未來隨處可見的智能設(shè)備。和汽車行業(yè)一樣，人形機(jī)器人對(duì)芯片同樣有著嚴(yán)苛要求，不僅要穩(wěn)定可靠、成本適宜，還需保障功能安全。人形機(jī)器人依靠電池供電，并大量應(yīng)用人工智能技術(shù)，這對(duì)芯片的功率管理和數(shù)據(jù)處理效率提出了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

邁來芯（Melexis）產(chǎn)品線經(jīng)理 Julien Ghaye

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，邁來芯憑借在汽車芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，已將人形機(jī)器人芯片市場(chǎng)列為核心戰(zhàn)略方向之一。Julien Ghaye 指出，在傳感器和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品領(lǐng)域，邁來芯早已進(jìn)行廣泛布局，為人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化、自主化提供有力支撐。其中，3D 觸覺傳感器 Tactaxis 極具創(chuàng)新性，它能夠精準(zhǔn)感知并反饋觸覺信息，使機(jī)器人操作更加精細(xì)。此外，邁來芯的磁性 / 電感式編碼器、非接觸紅外傳感器、集成式電流傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等先進(jìn)技術(shù)，在機(jī)器人關(guān)節(jié)控制、感知系統(tǒng)等方面同樣發(fā)揮著不可替代的作用。

邁來芯在人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的布局

人形機(jī)器人由眾多子系統(tǒng)構(gòu)成，其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的核心技術(shù)，廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、頭部控制、靈巧手等方面，其性能直接決定機(jī)器人的靈活性、負(fù)載能力和能效水平。

Julien Ghaye 稱，電機(jī)控制主要涵蓋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)位置控制兩個(gè)方面。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)能量傳遞，而電機(jī)位置控制則確保在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中能夠精確讀取和控制位置。這套控制框架適用于所有電機(jī)控制系統(tǒng)。

然而，人形機(jī)器人的興起帶來了新的挑戰(zhàn)。目前，一臺(tái)人形機(jī)器人，若不算靈巧手，僅身體部分就需要控制 20 至 50 個(gè)自由度。這意味著機(jī)器人內(nèi)部有大量電機(jī)需要精準(zhǔn)控制，且隨著技術(shù)發(fā)展，電機(jī)數(shù)量還將增加。因此，電機(jī)控制系統(tǒng)不僅要具備高性能，體積還必須小巧，以滿足人形機(jī)器人的特殊需求。例如，協(xié)作機(jī)器人使用的高精度、大功率電機(jī)系統(tǒng)，雖在某些場(chǎng)景表現(xiàn)出色，但并不適用于人形機(jī)器人。

邁來芯一直專注于研發(fā)和生產(chǎn)小型緊湊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及磁性、電感式位置傳感器，旨在為人形機(jī)器人提供最佳解決方案。

人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)各具特點(diǎn)。機(jī)械手臂為追求體積小、重量輕，通常采用空心杯電機(jī)；普通關(guān)節(jié)為實(shí)現(xiàn)更靈活的運(yùn)動(dòng)，多會(huì)選用無框電機(jī)。空心杯電機(jī)直徑一般在 6 至 13 毫米之間，雖功率相對(duì)不高，但響應(yīng)速度快、靈活性強(qiáng)，能適應(yīng)較大溫度范圍，穩(wěn)定性良好，完全能夠滿足現(xiàn)代機(jī)器人對(duì)機(jī)械手臂的嚴(yán)格要求。如今，新型機(jī)械手臂通常會(huì)配備 10 臺(tái)以上，甚至 15 - 16 臺(tái)電機(jī)，這對(duì)驅(qū)動(dòng)方案的緊湊性提出了更高要求。

針對(duì)這一情況，邁來芯推出了高集成度的嵌入式電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用全集成單芯片設(shè)計(jì)，體積小巧，片上集成 MCU / 預(yù)驅(qū) / MOSFET，支持 12 - 24V 寬電壓直接供電，4 路半橋單相能輸出額定 2A 的驅(qū)動(dòng)電流，并且能適應(yīng)超寬溫度范圍，堪稱專為這類應(yīng)用量身定制。同時(shí)，邁來芯還提供配套的小型位置傳感器和編碼器。例如，MLX90381 封裝尺寸僅 2mm x 2.5mm，MLX90382 不僅速度快，集成度也極高。這些傳感器能與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片完美配合，大大簡(jiǎn)化了客戶的設(shè)計(jì)流程，使人形機(jī)器人的電機(jī)控制變得更加便捷、高效。

邁來芯在人形機(jī)器人智能傳感領(lǐng)域的布局

感知系統(tǒng)是人形機(jī)器人方案中的另一個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)，被稱為人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主決策與環(huán)境交互的 “感官神經(jīng)”，其性能直接決定機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力、任務(wù)執(zhí)行精度和人機(jī)協(xié)作安全性。在采訪中，Julien Ghaye 提到了邁來芯的霍爾效應(yīng)磁傳感器、電感式傳感器和 3D 觸覺傳感器等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可助力人形機(jī)器人構(gòu)建先進(jìn)的感知系統(tǒng)。

在人形機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程中，霍爾效應(yīng)磁傳感器和電感式傳感器這兩種關(guān)鍵傳感技術(shù)發(fā)揮著極為重要的作用。作為位置傳感器的核心技術(shù)，它們能夠滿足人形機(jī)器人關(guān)節(jié)和執(zhí)行器在成本控制與緊湊設(shè)計(jì)方面的要求。邁來芯也在持續(xù)豐富產(chǎn)品種類，以更好地服務(wù)于這一市場(chǎng)。

在觸覺傳感技術(shù)領(lǐng)域，邁來芯展現(xiàn)出強(qiáng)大的創(chuàng)新實(shí)力，成功研發(fā)并實(shí)現(xiàn) 3D 觸覺傳感器的產(chǎn)業(yè)化。借助這款傳感器，機(jī)器人能夠極為靈敏地獲取精準(zhǔn)的 3D 觸覺信息。盡管攝像頭在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在處理能力以及替代觸覺功能方面存在一定局限性。因此，觸覺傳感器的價(jià)值愈發(fā)凸顯，它不僅能滿足機(jī)器人觸覺反饋的需求，還能為機(jī)器人提供其所處環(huán)境的補(bǔ)充信息，這些信息對(duì)于人工智能系統(tǒng)的優(yōu)化與決策至關(guān)重要。

在邁來芯的產(chǎn)品體系中，磁性和電感式傳感器及編碼器被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)的無框電機(jī)，用于測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的位置信息。這些傳感器不僅精度高、靈敏度高、集成度高，設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)組裝也十分便捷，且信號(hào)輸出和接口通用性強(qiáng)。邁來芯的 MLX90381、MLX90382 和 MLX90510 等產(chǎn)品在這一領(lǐng)域表現(xiàn)尤為突出。

邁來芯還提供高精度非接觸式快速響應(yīng)溫度傳感器，有單像素和多像素兩種版本，適用于未來機(jī)器人與人類互動(dòng)的場(chǎng)景。集成電流傳感器也是邁來芯的特色產(chǎn)品，它將霍爾元件、檢測(cè)、隔離以及信號(hào)調(diào)理和保護(hù)等功能集成在一個(gè)封裝內(nèi)，為用戶帶來極大便利。

此外，邁來芯的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室也在不斷探索新的傳感技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，期望能長期助力客戶打造類人機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景。例如，隨著人形機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器數(shù)據(jù)處理將成為一大難題。如今，每個(gè)機(jī)器人上的傳感器數(shù)量急劇增加，要集中處理所有數(shù)據(jù)既不現(xiàn)實(shí)，還會(huì)導(dǎo)致處理單元的復(fù)雜程度大幅上升，數(shù)據(jù)延遲變長，對(duì)帶寬和處理能力的需求也會(huì)隨之猛增。

因此，邁來芯致力于研發(fā)芯片，以提高數(shù)據(jù)通信效率，并實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的本地處理，這實(shí)際上就是人形機(jī)器人領(lǐng)域的邊緣計(jì)算。通過這種方式，能夠更高效地利用傳感器數(shù)據(jù)，推動(dòng)人形機(jī)器人向智能化、自主化方向發(fā)展。

人形機(jī)器人的需求特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)

通過上述內(nèi)容不難看出，芯片是驅(qū)動(dòng)人形機(jī)器人從 “功能機(jī)器” 向 “智能體” 演進(jìn)的核心引擎。不過，人形機(jī)器人對(duì)于芯片的需求也具有特殊性。

Julien Ghaye 認(rèn)為，從應(yīng)用角度來看，人形機(jī)器人市場(chǎng)與消費(fèi)品市場(chǎng)更為相似，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度快。單純提供芯片所能創(chuàng)造的價(jià)值較為有限，這就要求半導(dǎo)體公司提供全方位支持，加快芯片集成度，降低用戶使用門檻。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，邁來芯推出了一系列支持措施，包括易用的評(píng)估套件、參考設(shè)計(jì)、詳盡的應(yīng)用程序注釋，以及配套軟件庫等。這些資源共同構(gòu)建起一個(gè)圍繞芯片的完整生態(tài)系統(tǒng)，用戶借助它們，開發(fā)過程將變得更加便捷高效。

邁來芯雖不直接提供大型人工智能模型，但在觸覺傳感器等最新產(chǎn)品中，已成功融入機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這表明邁來芯在邊緣計(jì)算和邊緣人工智能領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。邁來芯意識(shí)到，隨著技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，自家芯片將越來越多地應(yīng)用于人工智能電源系統(tǒng)。因此，邁來芯秉持開放態(tài)度，只要有需求，隨時(shí)提供相應(yīng)支持。

除了迭代速度快，Julien Ghaye 還介紹了人形機(jī)器人在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和感知系統(tǒng)方面呈現(xiàn)出的發(fā)展趨勢(shì)。其中，電機(jī)和執(zhí)行器正朝著小型化方向發(fā)展，這是未來的一大趨勢(shì)。機(jī)器人手部的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)精細(xì)，搭配緊湊的驅(qū)動(dòng)器，工作時(shí)靈活性和精準(zhǔn)度都很高。這種小型化設(shè)計(jì)不僅能提高機(jī)器人的工作效率，還能使其輕松適應(yīng)各種不同的工作環(huán)境。

在傳感技術(shù)方面，人形機(jī)器人的觸覺傳感器愈發(fā)重要。更令人期待的是，未來可能在機(jī)器人容易接觸外界的部位，集成更多類型的傳感技術(shù)，如觸覺、熱傳感器，甚至健康類傳感器等。這些技術(shù)的創(chuàng)新極大地豐富了機(jī)器人感知外界的能力，使其與周圍環(huán)境的互動(dòng)更加順暢，從而在智能化和自主化方面向前邁進(jìn)一大步。

具體而言，不同場(chǎng)景對(duì)機(jī)器人的要求和挑戰(zhàn)各異。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，機(jī)器人需要具備極高的精準(zhǔn)度和可靠的安全性，以應(yīng)對(duì)車間復(fù)雜的生產(chǎn)工作；而家用機(jī)器人則需擅長與人溝通，能良好適應(yīng)家庭環(huán)境，不僅要安全、設(shè)計(jì)人性化，最好還能提供醫(yī)療保健服務(wù)。

為滿足這些要求，機(jī)器人在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)更加注重靈活性和緊湊性，并配備特定的檢測(cè)功能，以便更好地融入人們的生活，成為人們生活中不可或缺的幫手。

總的來說，人形機(jī)器人正朝著更靈活、更緊湊、更安全的方向發(fā)展。通過融合先進(jìn)的傳感技術(shù)和執(zhí)行器，機(jī)器人能夠更好地滿足不同場(chǎng)景的需求，為人類社會(huì)發(fā)展助力。期待未來人形機(jī)器人能在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其智能與優(yōu)勢(shì)。

如今，人形機(jī)器人領(lǐng)域正處于爆發(fā)的窗口期，數(shù)百家機(jī)器人公司積極參與競(jìng)爭(zhēng)。不難想象，為這些公司供貨的供應(yīng)商以及提供子系統(tǒng)的商家數(shù)量眾多。因此，邁來芯相信機(jī)器人的技術(shù)和市場(chǎng)已進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。

2025 年被市場(chǎng)視為人形機(jī)器人爆發(fā)的元年。隨著人形機(jī)器人的技術(shù)迭代日益成熟，應(yīng)用場(chǎng)景愈發(fā)清晰，人們對(duì)它們的接受度將更高，使用也會(huì)更加頻繁。這種趨勢(shì)將促使關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)改進(jìn)，使市場(chǎng)更加多樣化、更具活力。邁來芯將繼續(xù)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域發(fā)力，不斷創(chuàng)新突破，為人形機(jī)器人的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。?