電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文 / 吳子鵬）當前，人形機器人已成功從實驗室邁向實際應用，展現(xiàn)出穩(wěn)定行走、初步交互以及執(zhí)行復雜任務的能力。現(xiàn)階段，人形機器人產(chǎn)業(yè)正處于 “技術突破 - 場景驗證 - 量產(chǎn)爬坡” 的關鍵時期，預計 2025 年至 2027 年為行業(yè)發(fā)展的窗口期，2027 年之后將迎來真正的爆發(fā)?！度诵螜C器人產(chǎn)業(yè)研究報告》預測，到 2035 年，中國人形機器人市場規(guī)模有望達到 3000 億元。

在電子發(fā)燒友網(wǎng)《人形機器人的電機控制和傳感器》專題中，ADI 運動與機器人系統(tǒng)應用總監(jiān) Dara O’Sullivan 表示，Analog Devices, Inc.（ADI）預計，人形機器人市場的增長將相應帶動對 ADI 行業(yè)領先方案需求的增加。相關產(chǎn)品與方案涵蓋：磁性角度傳感器、3D 感知和慣性傳感器產(chǎn)品、緊湊型多通道傳感器到比特 ADC、單芯片 BLDC 電機控制器、電池管理解決方案、高效電源解決方案以及有線 / 無線連接解決方案等。

ADI運動與機器人系統(tǒng)應用總監(jiān)Dara O’Sullivan

在人形機器人方案實現(xiàn)過程中，芯片是硬件的核心所在。例如，人形機器人需要協(xié)調 20 至 50 個自由度，芯片需支持實時控制算法和軌跡規(guī)劃模型；又如，針對人形機器人傳感器信號處理等特定需求，芯片可助力實現(xiàn)快速響應，并適配功能安全標準，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和任務可靠性。Dara O’Sullivan 指出，人形機器人包含諸多不同尺寸和規(guī)格的關節(jié)，需要進行精準控制。從人形機器人腿部的大功率、大型關節(jié)，到手部和手指的小型精細關節(jié)，這些關節(jié)的控制需求各異。多數(shù)情況下，這些關節(jié)采用相對標準的低壓無刷直流電機，并配備齒輪箱。而在某些特定關節(jié)（如肘部和膝部），則會使用線性驅動裝置。緊湊且高效的設計是這些系統(tǒng)的關鍵，也是與傳統(tǒng)電機控制的主要區(qū)別。為此，ADI 研發(fā)了一系列單芯片、高度集成的電機控制解決方案，如 TMC9660，專門滿足這一領域的需求。

TMC9660 是一款高度集成的單片柵極驅動器和電機控制器 IC，內(nèi)置降壓轉換器。其具備智能柵極驅動器、基于 FOC 伺服控制器的高性能硬件（速度、位置、斜坡生成器）、電機位置反饋接口。此外，它還包含一個強大且靈活的電源管理單元（PMU），以及一個降壓轉換器和可編程低壓差（LDO）穩(wěn)壓器。為實現(xiàn)整體控制，并通過 SPI 或 UART 與外部處理器通信，該芯片嵌入了預編程的 32 位微控制器。該處理器系統(tǒng)支持對所有電機控制外設的低級直接寄存器訪問或高級參數(shù)模式訪問，以拓展功能并提升易用性。

Dara O’Sullivan 認為，人形機器人的電機控制解決方案將朝著更集成化、小型化和高效化的方向發(fā)展。這將促使對新型、可靠的基于氮化鎵（GaN）控制器的需求增長，這些控制器能夠與緊湊型電源、多通道模數(shù)轉換器以及低線數(shù)連接解決方案緊密融合。諸如 ADI 的信號鏈微型模塊這類緊湊型芯片產(chǎn)品集成將愈發(fā)重要。

如上文所述，除了應用于電機驅動和控制方面的方案，ADI 在人形機器人所需的傳感器和信號傳輸領域同樣擁有豐富的產(chǎn)品可供選擇。Dara O’Sullivan 特別提及無源多圈磁性角度傳感器、6 端口工業(yè)以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡交換機 ADIN6310，以及千兆多媒體串行鏈路（GMSL?）收發(fā)器。

其中，無源多圈磁性角度傳感器（如 ADI 的 ADMT4000）對人形機器人應用至關重要。這些傳感器能夠在斷電后 “記憶” 關節(jié)的旋轉狀態(tài)，進而實現(xiàn)安全且具備自我感知能力的開機功能。此外，ADI 的慣性傳感器和 3D 深度成像解決方案，能夠使人形機器人實現(xiàn)穩(wěn)定、定位和環(huán)境感知。

而 ADI 的連接產(chǎn)品，如 6 端口工業(yè)以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡交換機 ADIN6310 以及千兆多媒體串行鏈路（GMSL?）收發(fā)器，能夠實現(xiàn)高帶寬傳感器數(shù)據(jù)和實時控制數(shù)據(jù)的超低延遲傳輸，從而確保與人形機器人中央計算單元的高效通信。

結語

在人形機器人產(chǎn)業(yè)邁向規(guī)?；l(fā)展的關鍵階段，ADI 憑借其深度集成的單芯片方案、多類型傳感技術及高效連接解決方案，成為推動行業(yè)創(chuàng)新的核心力量，為機器人實現(xiàn)穩(wěn)定行走、安全交互和復雜任務執(zhí)行提供了堅實的硬件基礎。這些方案將推動人形機器人向更智能、更敏捷的方向演進，助力其從實驗室走向更為廣闊的商業(yè)場景。