今天，由中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)、芯原股份共同主辦的第十五屆松山湖中國(guó)IC創(chuàng)新高峰論壇在東莞松山凱悅酒店舉行，今年的主題是面向“具身智慧機(jī)器人”的創(chuàng)新IC新品推介。在會(huì)上，泉州昆泰芯微電子科技有限公司 CEO武建峰博士介紹了公司的高精度智能磁性傳感器芯片KTM5900。

昆泰芯微電子專注于智能傳感器芯片研發(fā)，公司產(chǎn)品以磁性傳感器芯片為龍頭，產(chǎn)品線包括磁性傳感器芯片、高性能傳感信號(hào)調(diào)理芯片、光學(xué)傳感器芯片以及溫度傳感器芯片等，其中3D霍爾芯片、高精度低延時(shí)角度TMR編碼器芯片、近零功耗磁性開關(guān)等均為世界領(lǐng)先水平。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)器人與自動(dòng)化、智能人機(jī)交互、新能源及智能汽車等領(lǐng)域。

機(jī)器人的本質(zhì)是一個(gè)有智能的物理設(shè)備，感知功能是其核心功能。他提到，機(jī)器人對(duì)傳感器有四大要求：廣度、可靠度、速度、精度。編碼器作為其中一種關(guān)鍵傳感器，在滿足這些要求方面發(fā)揮著重要作用。

武建峰博士提到，編碼器芯片有三大原理：磁性編碼器原理、光學(xué)編碼器原理、電感編碼器原理。編碼器芯片主要用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置、速度反饋，以及靈巧手的精細(xì)操作控制，是實(shí)現(xiàn)低延遲(如5ms以下)感知-決策-執(zhí)行閉環(huán)的關(guān)鍵硬件。

在人形機(jī)器人中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精準(zhǔn)感知與控制，系統(tǒng)內(nèi)部至少需要配備數(shù)十個(gè)編碼器，用于實(shí)時(shí)采集各個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度和角度信息。具體來看：每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2個(gè)編碼器，典型需要14個(gè)關(guān)節(jié)14個(gè)編碼器；每個(gè)線性關(guān)節(jié)1個(gè)編碼器，典型需要14個(gè)關(guān)節(jié)有4個(gè)編碼器；每只手有6個(gè)編碼器，雙手需要12個(gè)編碼器。

僅從上述典型配置來看，一個(gè)人形機(jī)器人就至少需要44個(gè)編碼器，而隨著自由度增加或控制精度提升，實(shí)際所需數(shù)量還可能進(jìn)一步增長(zhǎng)。這也對(duì)編碼器提出了更高的要求。特別是低延遲，“因?yàn)闄C(jī)器人都要衰老了，機(jī)器人的關(guān)節(jié)還沒有感知到，這是不行的”，武建峰博士特別指出。

此外還有成本的挑戰(zhàn)，“現(xiàn)在用最便宜的磁鐵+芯片+結(jié)構(gòu)，整個(gè)編碼器做下來都要100元、200元。整個(gè)機(jī)器人成本，想要走進(jìn)工廠的話，大概是兩年普工的工資，如果低于這個(gè)成本（企業(yè)）就愿意用，高于這個(gè)成本就不愿意用?！彼M(jìn)一步提到。

昆泰芯推出了編碼器創(chuàng)新解決方案KTM5900，具備以下優(yōu)勢(shì)：一鍵實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)、兩級(jí)256點(diǎn)查表、線性/非線性補(bǔ)償、0.05°精度、TMR技術(shù)，能夠滿足一鍵閉環(huán)自校準(zhǔn)，修正由于磁鐵、安裝等引入的誤差。此外，該產(chǎn)品已經(jīng)通過功能安全性要求，具備2M采樣速率SAR ADC，適用于高精度多對(duì)級(jí)磁鐵離軸中空編碼器等場(chǎng)景。

針對(duì)有高速需求，推出了創(chuàng)新解決方案 KTH78系列，這是一顆高速高分辨率霍爾角度傳感器芯片，采樣率，輸出頻率達(dá)到能夠達(dá)到1μS的速度。

此外，公司也做了光學(xué)編碼器方案，但光學(xué)編碼器面臨粉塵、灰塵等問題，公司也在針對(duì)這些問題進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，公司也正在研發(fā)電感編碼器解決方案KTL91系列，產(chǎn)品精度優(yōu)于 ±50 弧秒，能夠達(dá)到23bit分辨率，支持高達(dá) 60,000 rpm 速度。

武建峰認(rèn)為不會(huì)被某一個(gè)編碼器“統(tǒng)治”，而是會(huì)根據(jù)需求進(jìn)行適配。他提到機(jī)器人走進(jìn)家庭還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，安全、成本、易生產(chǎn)性是三個(gè)關(guān)鍵要素。