電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）2026年，人形機(jī)器人的系統(tǒng)復(fù)用與規(guī)?；芰︼@著增強(qiáng)。然而，相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，人形機(jī)器人面臨著極高的技術(shù)壁壘：全身數(shù)十個(gè)自由度的關(guān)節(jié)需要高度耦合的協(xié)同控制，且在動(dòng)態(tài)行走、跳躍等復(fù)雜場(chǎng)景下，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、抗擾動(dòng)能力及功率密度提出了嚴(yán)苛要求。

在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)從“技術(shù)驗(yàn)證”向“場(chǎng)景探索”跨越的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，德州儀器（TI）推出了哪些產(chǎn)品解決人形機(jī)器人的技術(shù)難題呢，未來(lái)又會(huì)有哪些產(chǎn)品布局？

實(shí)時(shí)控制，以GaN與小型化重塑關(guān)節(jié)動(dòng)力

與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，人形機(jī)器人在自由度、動(dòng)態(tài)復(fù)雜度以及系統(tǒng)耦合程度上都有顯著提升，也因此對(duì)底層架構(gòu)提出了更高要求。TI指出兩大方面的需求：

一方面，在多形態(tài)適配上，無(wú)論是人形、四足還是輪式，本質(zhì)都依賴大量分布式關(guān)節(jié)協(xié)同工作，通常需要 30 個(gè)以上電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這要求平臺(tái)具備高度模塊化與可擴(kuò)展性；另一方面，在動(dòng)態(tài)控制與沖擊負(fù)載方面，人形機(jī)器人需要完成行走、跳躍、抓取等復(fù)雜動(dòng)作，對(duì)電機(jī)控制的實(shí)時(shí)性、精度及抗擾動(dòng)能力提出更高要求，同時(shí)還需在緊湊空間內(nèi)兼顧功率密度與散熱管理。

可以說(shuō)人形機(jī)器人的核心在于其“肌肉”與“神經(jīng)”的協(xié)同。而TI的差異化優(yōu)勢(shì)在于其系統(tǒng)級(jí)的協(xié)同優(yōu)化能力。

TI 提供了一套可復(fù)用的模塊化方案：在電機(jī)控制層，小型關(guān)節(jié)可采用基于 GaN 的 48V/16A 三相逆變器方案，大功率關(guān)節(jié)則結(jié)合 DRV816X 與 F28P65x MCU 實(shí)現(xiàn)高性能驅(qū)動(dòng)與 EtherCAT 通信；在感知層，通過(guò) IWR6843 毫米波雷達(dá)與攝像頭融合，并結(jié)合 AM62A 處理器實(shí)現(xiàn)邊緣 AI 處理；在通信層，基于 AM261 的單對(duì)以太網(wǎng)方案可在減少布線的同時(shí)提供高帶寬、低時(shí)延連接。

TI指出，這種從控制、感知到通信的模塊化組合，可在不同機(jī)器人形態(tài)間直接復(fù)用，有助于縮短開(kāi)發(fā)周期，并降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度與整體成本。

值得一提的是，TI正大力推行GaN（氮化鎵）技術(shù)以解決“小體積大動(dòng)力”的難題。在此前的文章《機(jī)器人新型電驅(qū)動(dòng)技術(shù)：GaN技術(shù)引爆“動(dòng)力革命”，單臺(tái)用量將破千顆》中，我們已經(jīng)詳細(xì)介紹了GaN技術(shù)在人形機(jī)器人領(lǐng)域具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。相比傳統(tǒng)硅基MOSFET，TI的GaN功率級(jí)產(chǎn)品具備極低的開(kāi)關(guān)損耗和更快的開(kāi)關(guān)速度，支持高達(dá)100kHz以上的PWM頻率。這不僅將功率級(jí)尺寸縮減了50%以上，大幅降低了系統(tǒng)發(fā)熱，更顯著提升了電流環(huán)的帶寬，使扭矩控制更加細(xì)膩平穩(wěn)。

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用于人形機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)的GaN與MOSFET功率級(jí)參考設(shè)計(jì)板尺寸對(duì)比（圖：TI）

根據(jù)TI公開(kāi)的基于MOSFET的TIDA-01629與基于GaN的TIDA-010936兩款參考設(shè)計(jì)尺寸對(duì)比圖看到，傳統(tǒng)MOSFET方案占用面積約為720mm2，而氮化鎵方案占用面積僅為320mm2。

除了小型化的優(yōu)勢(shì)，TI推出的基于 GaN 的方案（如 LMG2100 系列）具備更低開(kāi)關(guān)損耗和更快開(kāi)關(guān)速度，可在提升控制精度的同時(shí)降低系統(tǒng)發(fā)熱，更適合高動(dòng)態(tài)伺服系統(tǒng)。

人形機(jī)器人正面臨著小型化與高性能難以兩全的結(jié)構(gòu)性矛盾。TI指出，在人形機(jī)器人中，大量關(guān)節(jié)、電機(jī)與控制單元需要集成在極其有限的空間內(nèi)，這不僅要求器件具備更高的集成度，也對(duì)通信實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及抗干擾能力提出了更高要求。尤其是在多關(guān)節(jié)協(xié)同控制場(chǎng)景下，高帶寬、低時(shí)延的數(shù)據(jù)傳輸與精準(zhǔn)時(shí)間同步，是保證動(dòng)作協(xié)調(diào)性和控制精度的關(guān)鍵。因此，小型化不僅是尺寸壓縮，更是對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)與性能協(xié)同優(yōu)化的挑戰(zhàn)。

那么，為了適應(yīng)人形機(jī)器人緊湊的關(guān)節(jié)空間，如何在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，保證產(chǎn)品的關(guān)鍵性能？

TI 的思路是通過(guò)架構(gòu)優(yōu)化與高集成度設(shè)計(jì)，在縮小體積的同時(shí)保障系統(tǒng)性能。

以通信為例，單對(duì)以太網(wǎng)（SPE）PHY（如 DP83TG721S-Q1、DP83TC817S-Q1）可將傳統(tǒng)多線纜連接簡(jiǎn)化為單對(duì)線，在提供最高千兆帶寬的同時(shí)顯著減少線束體積與重量。同時(shí)，集成 IEEE 802.1AS 可實(shí)現(xiàn) 1–15ns 級(jí)時(shí)間同步精度，確保多關(guān)節(jié)之間的確定性協(xié)同控制。

在系統(tǒng)層面，TI MCU（如 C2000? 及 Arm 架構(gòu)產(chǎn)品）與 SPE PHY 協(xié)同設(shè)計(jì)，支持 EtherCAT 等實(shí)時(shí)通信協(xié)議，并通過(guò)高集成度減少外圍器件數(shù)量，從而進(jìn)一步壓縮系統(tǒng)尺寸。此外，器件在設(shè)計(jì)中已考慮 EMI/EMC 抗干擾能力，并集成電纜診斷等功能，在高密度布局下仍能保持系統(tǒng)穩(wěn)定性與可維護(hù)性。


敏銳感知，構(gòu)建安全可靠的邊緣智能

安全且敏銳的環(huán)境感知是人形機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室、進(jìn)入人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景的前提。TI在環(huán)境感知與邊緣AI領(lǐng)域同樣布局深遠(yuǎn)。

在外部環(huán)境感知上，TI 的毫米波雷達(dá) (mmWave) 方案具備遠(yuǎn)距離、高精度及不受光照影響等優(yōu)勢(shì)。以 IWR6843 為代表的雷達(dá)傳感器，可用于人員檢測(cè)、避障與導(dǎo)航等場(chǎng)景，并已通過(guò)SIL2功能安全認(rèn)證。同時(shí)，TI 提供基于 IWR6843ISK EVM 與 IMX219 攝像頭 的傳感器融合方案，通過(guò)雷達(dá)與視覺(jué)數(shù)據(jù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的三維環(huán)境感知與目標(biāo)跟蹤。

在內(nèi)部狀態(tài)感知上，高精度的電流與電壓檢測(cè)賦予了機(jī)器人對(duì)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“本體感覺(jué)”。配合TI在邊緣AI領(lǐng)域的布局，機(jī)器人可以在端側(cè)直接完成數(shù)據(jù)推理與決策，無(wú)需依賴云端，從而在保障數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)。例如TI新推出的功能隔離式調(diào)制器 AMC0106M05、AMC0106M25 和 AMC0136可實(shí)現(xiàn) 12–14 位 ENOB 測(cè)量精度，顯著提升電流、電壓檢測(cè)的分辨率與抗噪能力，從而支持更平滑的扭矩控制與更快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。


寫(xiě)在最后

從今年的發(fā)展來(lái)看，人形機(jī)器人正處于由技術(shù)驗(yàn)證走向場(chǎng)景探索的關(guān)鍵階段。TI指出兩大方面的特點(diǎn)：一方面，在關(guān)鍵部件上持續(xù)演進(jìn)，例如靈巧手正向更高自由度（約 20 個(gè)自由度）發(fā)展，以支持更復(fù)雜精細(xì)的操作，但與此同時(shí)，體積、功耗與系統(tǒng)集成仍是制約其規(guī)?；瘧?yīng)用的核心挑戰(zhàn)，行業(yè)尚未形成通用方案。另一方面，越來(lái)越多整車(chē)廠開(kāi)始入局人形機(jī)器人，這一趨勢(shì)尤為值得關(guān)注——車(chē)企在電子電氣架構(gòu)、供應(yīng)鏈體系以及軟件平臺(tái)等方面具備天然優(yōu)勢(shì)，使其在系統(tǒng)復(fù)用與規(guī)?；芰ι暇邆涓鼜?qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

從落地進(jìn)展來(lái)看，目前人形機(jī)器人在商業(yè)展示類(lèi)場(chǎng)景（如舞蹈、演奏等）已相對(duì)成熟，技術(shù)表現(xiàn)不斷刷新預(yù)期；但在工業(yè)場(chǎng)景中，大規(guī)模應(yīng)用仍處于早期階段，核心瓶頸在于機(jī)器人自主性與智能化水平仍有限，尤其是在復(fù)雜環(huán)境下的感知、決策與泛化能力仍有待提升。未來(lái)，隨著 AI 能力的持續(xù)進(jìn)步，機(jī)器人對(duì)真實(shí)世界的理解與交互能力有望顯著增強(qiáng)，從而加速其在工業(yè)等高價(jià)值場(chǎng)景中的落地。

TI向電子發(fā)燒友網(wǎng)提到，在產(chǎn)品規(guī)劃方面，TI 將持續(xù)豐富面向機(jī)器人應(yīng)用的處理與控制能力，包括推出新一代處理器平臺(tái)（如 TDA5、AM13E230，基于 Arm 架構(gòu)并具備良好的生態(tài)與兼容性），以支持更高效的邊緣計(jì)算與系統(tǒng)控制。同時(shí)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，TI 也將進(jìn)一步拓展 GaN 技術(shù)的應(yīng)用，向更高功率、更高集成度方向演進(jìn)，以滿足人形機(jī)器人對(duì)高功率密度與小型化設(shè)計(jì)的持續(xù)需求。