2026年在北京舉行的亦莊半程馬拉松暨人形機器人，榮耀“閃電機器人”以50分26秒的成績打破人類半馬的紀錄。人形機器人顯然已經(jīng)從瞞珊學步的階段邁入穩(wěn)健步伐階段，開啟加速奔跑的新時期。5月14日，在深圳人工智能展會上，榮耀展臺上閃電機器人也吸引了不少觀眾到場參觀。

針對人形機器人運動能力的大幅度提升需求，動力系統(tǒng)是機器人落地的核心，而驅(qū)動關節(jié)又是其中的關鍵，靈巧手也隨著人形機器人應用場景復雜度提升帶來更高需求，芯片如何驅(qū)動硬件升級？NXP、兆易創(chuàng)新、瑞薩給出了不同的芯片和解決方案，本文進行匯總和分析。

NXP推出跨界MCU，賦能機器人關節(jié)和靈巧手

針對不同人形機器人的特點，我們根據(jù)模塊、應用來分，對機器人的攻擊主要來自于通信，外部通信包括網(wǎng)絡通信，內(nèi)部通信來自Wi-Fi5/6、UWB，4G。機器人電池的續(xù)航也受到業(yè)界高度關注。未來還有更多的服務機器人進入家庭，功能安全和信息安全十分重要，用戶不希望家庭隱私被外界獲取。機器人上面有運動控制、路徑規(guī)劃、還有多傳感器融合、感知外界，人機對話等等。

NXP作為一家與電機控制密切相關的芯片廠商，在電機控制領域有豐富的經(jīng)驗。今天重點介紹NXP在機器人各模塊提供的芯片解決方案。

機器人憑借關節(jié)的靈活性，可以實現(xiàn)前空翻、后空翻，能抓握東西，能打羽毛球，都是關節(jié)在高精度的持續(xù)控制，人形機器人關節(jié)有兩大趨勢：一、電驅(qū)一體化（integrated into one board）,傳統(tǒng)的機器人關節(jié)通常是將電機、減速器、編碼器、控制器等部件分開設計，體積大且協(xié)同難。而電驅(qū)一體化打破了這種分離式設計，將上述核心部件全部集成到一個緊湊的模塊中，形成類似“5合1”甚至“6合1”的一體化關節(jié)，高集成度的關節(jié)可以減重20%。

當下機器人通訊主要采用RS485/ CAN，傳統(tǒng)的 CAN 通信最高通常只能支持到 10Mbps，RS485 的帶寬也相對有限。而未來通信采用100Mbps則意味著機器人內(nèi)部神經(jīng)系統(tǒng)的升級，主要通過基于 100 兆以太網(wǎng)的 EtherCAT 等工業(yè)實時以太網(wǎng)協(xié)議來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)亞微秒級的同步精度（抖動可控制在 100ns 以內(nèi)）。

圖片為作者拍攝

NXP（恩智浦）推出的 i.MX RT1180 跨界微控制器，在機器人關節(jié)編碼器及整體運動控制領域具備非常顯著的優(yōu)勢。該控制器采用 Arm Cortex-M7（高達800MHz）+ Cortex-M33（高達300MHz）的雙核架構。Cortex-M7 可以專注于復雜的磁場定向控制（FOC）算法和高頻編碼器數(shù)據(jù)處理；而 Cortex-M33 則可以負責通信和系統(tǒng)管理，互不干擾，保證編碼器數(shù)據(jù)處理的實時性。實現(xiàn)高性能和實時控制。片上RAM為1.5MB。

芯片內(nèi)部集成了千兆時間敏感網(wǎng)絡（TSN）交換機和 EtherCAT 從站控制器。高達5Gbps的端口，包括TSN交換機(L2)上的4個端口和TSN端點控制器上的1個端口。

除了支持先進的網(wǎng)絡通信協(xié)議外，這顆芯片擁有高速的16位ADC，內(nèi)置 EdgeLock? 安全區(qū)域，支持安全啟動和硬件密鑰存儲，還支持功能安全。目前，NXP在人形機器人領域主推的是i.MX RT1186，i.MX RT1183、i.MX RT1184。

NXP機器人產(chǎn)品線商務拓展經(jīng)理陳黎表示，靈巧手具備三大核心特性：1、分布式拓撲或集中式架構；2、當前6自由度，可以拓展到24自由度；3、通信協(xié)議，當前支持CAN/RS485,支持EtherCAT，未來支持TSN。

恩智浦展示的集中式拓撲，這是由3 顆 i.MX RT118X 芯片可通過FlexSPI高速互聯(lián)，實現(xiàn)單芯片控制多路（最高8路）無刷電機，覆蓋手指20+自由度。手掌RT1180作為EtherCAT主站，與手臂從站及指關節(jié)通信，芯片間通過133 兆赫茲 QSPI進行通信。概念驗證演示樣機將于 2026 年年中推出。

兆易創(chuàng)新GD32H7助力閃電奪冠，MCU芯片覆蓋機器人全鏈路

兆易創(chuàng)新在最新投資者關系活動記錄表，里面透露一個關鍵信息，機器人是公司要重點發(fā)力的領域，GD32 MCU控制器已經(jīng)全面覆蓋了機器人的手臂關節(jié)、靈巧手、通信節(jié)點、IMU傳感器、編碼器等等。

據(jù)悉，在北京亦莊舉辦的人形機器人大賽上，不少機器人采用兆易創(chuàng)新的MCU產(chǎn)品。兆易創(chuàng)新MCU市場部李孝劍強調(diào)，兆易創(chuàng)新已與 200 余家機器人廠商建立技術對接，其中超過100家已采用兆易創(chuàng)新的MCU芯片方案。

圖片來自兆易創(chuàng)新

近日，在深圳機器人全產(chǎn)業(yè)鏈峰會上，兆易創(chuàng)新宣布，主推產(chǎn)品GD32H75E將EtherCAT?IP、PHY和編碼器接口等多個高價值BOM器件集成于單芯片之中，可幫助客戶減少50%~70%的板級系統(tǒng)成本、縮減40%~60%的PCB尺寸，同時降低40%~60%的系統(tǒng)總功耗。

此外，榮耀“閃電”機器人最關鍵的腿部關節(jié)控制單元，搭載了多顆兆易創(chuàng)新超高性能MCU——GD32H7，以極致的算力、低延遲響應與穩(wěn)定性，支撐起了這場超越人類極限的馬拉松征程。人形機器人腿部關節(jié)通常具備6個左右的自由度，每個自由度都是一個需要實時響應的關節(jié)控制系統(tǒng)。

兆易創(chuàng)新GD32H7系列具備以下四大性能：1、搭載 600MHz Cortex?-M7 內(nèi)核，算力強勁，大幅縮短控制運算周期；2、集成硬件三角函數(shù)加速器 ，F(xiàn)PU等專用加速器，使FOC、濾波等算法執(zhí)行效率更高；3、TCM 緊耦合內(nèi)存 + 高速中斷架構，實現(xiàn)極低延遲響應，避免控制滯后；4、高速 ADC 與高級定時器協(xié)同，精準匹配跑步動態(tài)場景，提升步態(tài)穩(wěn)定性。

GD32H7 系列MCU通過高運算能力與高效數(shù)據(jù)通路提供支撐，包括內(nèi)置硬件三角函數(shù)加速器 TMU + 濾波加速器 FAC，加快響應速度；高帶寬總線與大容量片上緩存，保證多自由度并行計算時數(shù)據(jù)吞吐不卡頓；2×CAN FD、EtherCAT?+ 2*PHY 通信保證多關節(jié)之間超低延遲通信，滿足高動態(tài)跑步步態(tài)的實時性要求。

據(jù)悉，兆易創(chuàng)新以 GD32H7、GD32F50x 等系列 MCU 為核心，覆蓋人形機器人從靈巧手、手臂到軀干及腿部的關節(jié)控制需求。

瑞薩推出人形機器人關節(jié)驅(qū)動方案

針對人形機器人關節(jié)驅(qū)動，瑞薩中國方案團隊推出了核心采用主頻高達1GHz的RA8T2 MCU，支持EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)，搭配瑞薩位置傳感器（基于PCB線圈的電磁感應式，無需額外傳感器，體積小巧，適合關節(jié)電機軸位置檢測），采用雙編碼器架構（電機軸心+減速機反饋）。功率部分引入最新低壓氮化鎵方案，功率密度高、開關損耗低、發(fā)熱小，完美適配機器人關節(jié)高密度、小體積需求。

在手指關節(jié)里面，瑞薩采用RA6T2系列MCU（支持2-3軸電機驅(qū)動，小型QFN封裝），搭配單芯片HVPAK功率器件。該HVPAK集成了6個MOSFET、驅(qū)動電路、電流檢測及保護功能，體積僅4×4mm，且硬件可定制化，極大簡化了PCB設計。