【导读】2025年被业界视为人形呆板人实现范围化量产与贸易运用的要害迁移转变点。跟着优必选Walker系列获超500台车企定单、智元呆板人启动批量出产规划、宇树科技推出亲平易近级产物,中国呆板人财产正从展示性运用迈向实体功课场景。于这一财产进级海潮中,兆易立异率先完玉成栈式芯片结构,为呆板人智能化与成本节制提供底层支撑,助力“呆板人走进工场”成为实际。
2025年被业界视为人形呆板人实现范围化量产与贸易运用的要害迁移转变点。跟着优必选Walker系列获超500台车企定单、智元呆板人启动批量出产规划、宇树科技推出亲平易近级产物,中国呆板人财产正从展示性运用迈向实体功课场景。于这一财产进级海潮中,兆易立异率先完玉成栈式芯片结构,为呆板人智能化与成本节制提供底层支撑,助力“呆板人走进工场”成为实际。
而硬件体系的成熟,恰是人形呆板人实现范围化量产与贸易落地的主要基础。其情况感知、运动节制与使命履行能力,依靠在感知层、扭转枢纽关头、直线枢纽关头、总体躯干、灵巧手、呆板脚六年夜焦点单位的高效协同;于这一架构中,芯片的机能与高效的通讯更是直接决议呆板人的及时相应速率与智能程度。
于芯片赋能呆板人硬件的赛道上,兆易立异依附多年技能堆集,构建笼罩节制、存储和模仿的完备产物矩阵,为人形呆板人提供全栈式芯片撑持。此中,GD32高机能MCU可用在多枢纽关头及时运动节制与体系调理;旗下Flash为决议计划计较提供高速高靠得住的数据存储保障;模仿芯片更笼罩传感器旌旗灯号调度、机电驱动、电源治理等要害环节,从感知、决议计划到履行全链路赋能呆板人体系。
完美矩阵赋能精准节制
运动节制体系犹如人形呆板人的小脑,卖力按照方针轨迹及负载状况,协调驱动器节制履行机电完成切确动作。于这一体系中,MCU作为主处置惩罚器的神经末梢,漫衍在各枢纽关头,负担指令吸收、机电驱动、编码器/IMU数据处置惩罚和力矩、位置、速率的闭环节制。这类漫衍式架构有用降低主控负载,保障动作的低延迟、高精度与多枢纽关头协同,是实现矫捷不变运动的焦点基础。
灵巧手空间受限且机电密集,对于高集成度MCU需求火急。GD32G5系列依附单芯片驱动多机电的能力脱颖而出。以GD32G553为例,其采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,集成DSP指令集、单精度FPU和硬件三角函数加快器(TMU),算力强劲,可轻松实现单机电周详节制或者同时驱动3至4个机电。同时,其WLCSP81封装尺寸仅4×4妹妹,极年夜节省空间,三颗芯片便可笼罩灵巧手全数枢纽关头,显著优化结构与成本。
人形呆板人中的枢纽关头浩繁,对于驱动的要求各不不异,如腿部卖力支撑与动态均衡,需及时计较步态并调解姿态,对于算力要求更高,GD32H7系列就很是合用。其搭载600MHz Cortex®-M7内核,配备双精度FPU、TMU和滤波算法加快器(FAC),集成CAN-FD、以太网等工业接口,可以或许于单芯片上完成多传感器数据交融,广泛用在人形呆板人腿部枢纽关头和呆板狗中。
EtherCAT®总线于人形呆板人中广泛用在整合枢纽关头、传感器与节制器通讯,若采用该和谈,GD32H75E是抱负之选。该芯片于GD32H7基础上集成正版授权的EtherCAT® IP,内置2颗百兆以太网PHY,撑持μs级多轴同步,满意繁杂体育场景下高速、低延迟通讯需求,可用于需履行邃密抓取等使命、节制精度要求高的手臂枢纽关头中。除了了超高的集成度外,GD32H75E还有撑持105℃环温运行,具有BGA144(8×8妹妹)小封装,解决了呆板人枢纽关头空间狭窄、运行温度较高的痛点。
通讯节点卖力呆板人部件间和谈解析与指令转发,GD32C113系列可满意需求。采用Cortex®-M4内核(最高120MHz),该系列还有撑持2路高速CAN-FD。若用EtherCAT®和谈,可选2/3端口的GDSCN832从站节制器,其集成2个内部PHY、1个MII扩大接口,配备8KB双端口内存,为繁杂节制提供年夜数据处置惩罚能力。
总体而言,兆易立异GD32 MCU可与GD30DR系列驱动芯片协同,共同LDO、DC-DC、PWM和掩护电路,构建完备、靠得住的呆板人机电节制解决方案,周全办事在枢纽关头驱动与伺服体系。
与GD32 MCU相共同,兆易立异的存储产物也于人形呆板人中阐扬要害作用。此中,GD25/55 X/LX系列SPI NOR Flash拥有400MB/s的数据吞吐量,可满意即时启动和及时相应需求,为履行AI决议计划的呆板人年夜脑提供高速存储撑持。
高机能、高集成度,打破传统瓶颈
于人形呆板人体系中,模仿产物的作用一样要害,兆易立异亦构建了笼罩焦点需求的完美模仿产物矩阵,多款重磅产物为呆板人精准节制与不变运行提供支撑。
GD30AD3380是一款8通道16bit同步采样的高机能ADC,采样速度最高可以到1MSPS,撑持真双极性硬件与软件模式,可实现每一通道自力输入规模配置,并经由过程SPI、并行总线等矫捷接口授输数据。其同步采样特征适配高精度感知需求,可广泛运用在呆板人外骨骼、灵巧手的六维力矩传感器的数据转换,实现运动体系对于枢纽关头和承重布局的力与力矩信息的精准捕获,共同相干算法实现细腻流利的运动节制。
GD30DR1488则是专为呆板人枢纽关头三相无刷直流机电(BLDC)设计的栅极驱动器,具有150V高电压耐受能力,适配机电事情电压规模;提供+1.0/-1.3A拉灌电流与500kHz最高开关频率,确保驱动相应速率。其焦点上风于在内置自举二极管,简化外围设计,削减PCB面积。
GD30DRE518是更具集成上风的SoC芯片。该SoC采用基在Cortex®-M33内核的MCU并集成最高耐压为150V三相BLDC预驱,其MCU最高主频为180MHz,搭配512KB闪存、128KB SRAM,并提供16个通道12bit ADC,3个通道12bit DAC,同时提供多通道的高级、通例通用按时器,以和富厚的接口资源,包括3通道CAN-FD、SPI/I2C/USART/GPIO等。它可同时负担节点通讯、机电驱动与传感器数据运算使命,打破传统机电驱动SoC芯片仅能驱动机电、没法处置惩罚其他繁杂使命的局限。
相较在传统模仿方案,兆易立异模仿产物上风显著:不仅冲破功效单一性,凭高集成度实现小型化,更能应答各种严苛需求。穷究其模仿产物线的竞争力,源在三年夜焦点支撑:一是依托MCU等产物线、技能沉淀与人材团队,实现技能协同复用;二是依附多年堆集的客户生态,聚焦呆板人等上风行业,打造多产物线协同方案,精准匹配场景需求;三是依赖战略连续投入,联合优质供给链与一流质量系统,为客户提供靠得住且具性价比的产物。
结语
2025年被视为人形呆板人迈向范围化量产的要害拐点,估计将动员高精度机电节制、多模态传感与边沿计较芯片需求的显著增加。为应答这一趋向,兆易立异将重点结构伺服驱动及时节制、完美的模仿产物组合、高机能存储产物等标的目的,为客户提供高性价比的一站式解决方案,助力人形呆板人实现焦点技能冲破与范围化运用。
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