从单芯片方案到多类型传感，ADI赋能人形机器人创新-电子发烧友网

电子发烧友网报道（文 / 吴子鹏）当前，人形机器人已成功从实验室迈向实际应用，展现出稳定行走、初步交互以及执行复杂任务的能力。现阶段，人形机器人产业正处于 “技术突破 - 场景验证 - 量产爬坡” 的关键时期，预计 2025 年至 2027 年为行业发展的窗口期，2027 年之后将迎来真正的爆发。《人形机器人产业研究报告》预测，到 2035 年，中国人形机器人市场规模有望达到 3000 亿元。

在电子发烧友网《人形机器人的电机控制和传感器》专题中，ADI 运动与机器人系统应用总监 Dara O’Sullivan 表示，Analog Devices, Inc.（ADI）预计，人形机器人市场的增长将相应带动对 ADI 行业领先方案需求的增加。相关产品与方案涵盖：磁性角度传感器、3D 感知和惯性传感器产品、紧凑型多通道传感器到比特 ADC、单芯片 BLDC 电机控制器、电池管理解决方案、高效电源解决方案以及有线 / 无线连接解决方案等。

ADI运动与机器人系统应用总监Dara O’Sullivan

在人形机器人方案实现过程中，芯片是硬件的核心所在。例如，人形机器人需要协调 20 至 50 个自由度，芯片需支持实时控制算法和轨迹规划模型；又如，针对人形机器人传感器信号处理等特定需求，芯片可助力实现快速响应，并适配功能安全标准，确保系统稳定性和任务可靠性。Dara O’Sullivan 指出，人形机器人包含诸多不同尺寸和规格的关节，需要进行精准控制。从人形机器人腿部的大功率、大型关节，到手部和手指的小型精细关节，这些关节的控制需求各异。多数情况下，这些关节采用相对标准的低压无刷直流电机，并配备齿轮箱。而在某些特定关节（如肘部和膝部），则会使用线性驱动装置。紧凑且高效的设计是这些系统的关键，也是与传统电机控制的主要区别。为此，ADI 研发了一系列单芯片、高度集成的电机控制解决方案，如 TMC9660，专门满足这一领域的需求。

TMC9660 是一款高度集成的单片栅极驱动器和电机控制器 IC，内置降压转换器。其具备智能栅极驱动器、基于 FOC 伺服控制器的高性能硬件（速度、位置、斜坡生成器）、电机位置反馈接口。此外，它还包含一个强大且灵活的电源管理单元（PMU），以及一个降压转换器和可编程低压差（LDO）稳压器。为实现整体控制，并通过 SPI 或 UART 与外部处理器通信，该芯片嵌入了预编程的 32 位微控制器。该处理器系统支持对所有电机控制外设的低级直接寄存器访问或高级参数模式访问，以拓展功能并提升易用性。

Dara O’Sullivan 认为，人形机器人的电机控制解决方案将朝着更集成化、小型化和高效化的方向发展。这将促使对新型、可靠的基于氮化镓（GaN）控制器的需求增长，这些控制器能够与紧凑型电源、多通道模数转换器以及低线数连接解决方案紧密融合。诸如 ADI 的信号链微型模块这类紧凑型芯片产品集成将愈发重要。

如上文所述，除了应用于电机驱动和控制方面的方案，ADI 在人形机器人所需的传感器和信号传输领域同样拥有丰富的产品可供选择。Dara O’Sullivan 特别提及无源多圈磁性角度传感器、6 端口工业以太网时间敏感网络交换机 ADIN6310，以及千兆多媒体串行链路（GMSL™）收发器。

其中，无源多圈磁性角度传感器（如 ADI 的 ADMT4000）对人形机器人应用至关重要。这些传感器能够在断电后 “记忆” 关节的旋转状态，进而实现安全且具备自我感知能力的开机功能。此外，ADI 的惯性传感器和 3D 深度成像解决方案，能够使人形机器人实现稳定、定位和环境感知。

而 ADI 的连接产品，如 6 端口工业以太网时间敏感网络交换机 ADIN6310 以及千兆多媒体串行链路（GMSL™）收发器，能够实现高带宽传感器数据和实时控制数据的超低延迟传输，从而确保与人形机器人中央计算单元的高效通信。