最近,华为加码人形机器人的新闻刷爆了朋友圈。首先是5月8日,千寻智能(杭州)科技有限公司发生工商变更,新增华为旗下深圳哈勃科技投资合伙企业(有限合伙)等为股东。接着,5月12日,华为与优必选科技在深圳正式签署全面合作协议。摘要:最近,华为加码人形机器人的新闻刷爆了朋友圈。首先是5月8日,千寻智能(杭州)科技有限公司发生工商变更,新增华为旗下深圳哈勃科技投资合伙企业(有限合伙)等为股东。接着,5月12日,华为与优必选科技在深圳正式签署全面合作协议。
事实上,最近一段时间内,许多国产厂商也在接连宣布自己的计划。接下来,就让“机器人开发圈”来盘点一下。
芯片厂商,机会在哪里?
人形机器人作为科技集大成者,复杂系统依赖很多芯片协同支撑,具体如下:
| 电机驱动
在人形机器人身上存在大量的电机,比如灵巧手中用到的空心杯电机、无框力矩电机,这些电机都需要驱动。电机驱动IC分为分立和集成两种方案,涉及栅极驱动器、LDO、运放、MOSFET、MCU等。
| 电源管理芯片
用于优化人形机器人的能耗,确保电池能量的高效利用,提升机器人的续航能力。它可以实现对不同电压等级的转换、稳定供电以及电池充电管理等功能,例如将电池的高压转换为适合各个芯片和模块工作的低压,并且在机器人不同工作状态下动态调整功率分配,减少能源浪费。
| BMS
机器人的稳定运行离不开持续且可靠的电力供应,BMS系统在背后守护着机器人的电力系统。BMS是一个电子系统,可用于密切监控电池包和/或其各个电池单元的各种参数,包括例如电池单元电压、SoC、DoD、健康状态(SoH)、温度和电流。BMS系统硬件则包含CPU、电源和采样IC、隔离变压器、CAN模块、EEPROM和RCT等。
| 感知
成本仅次于执行系统零部件,主要包括控制传感器(力/力矩传感器、惯性测量单元IMU等)、视觉传感器、惯性传感器、触觉传感器、六维力传感器、听觉传感器。不可忽视的是,以上传感器都需要有专用芯片进行信号采集、处理和控制,包括模拟芯片、图像处理芯片、图像传感器芯片等。值得注意的是,人形机器人的发展需要高精度的运动控制和实时反馈,这加速了高性能编码器中磁传感器的采用,以确保精确的关节运动和稳定性。
| 通信
对于人形机器人来说,既有无线通信模组,也应用了线控技术,使用的通信技术也比较多,使用比较多的是EtherCAT,总线则包括CAN、Ethernet甚至光纤等。其中,涉及的芯片包括通信接口芯片、 PHY芯片、ADC/DAC、交换芯片等。
| 编码器
编码器芯片主要用于机器人关节的位置、速度反馈,以及灵巧手的精细操作控制,是实现低延迟(如5ms以下)感知-决策-执行闭环的关键硬件。每个人形机器人身上则拥有数量众多的编码器芯片。
| 热管理芯片
热管理对于人形机器人至关重要,因为机器人内的各种芯片和组件在运行时会产生热量,如果不及时散热,可能会影响性能甚至损坏设备。热管理芯片的作用是监测和控制机器人各部分的温度,确保其在合适的工作温度范围内。例如,通过控制风扇转速、调节散热通道的开闭或调整芯片的工作频率来实现散热。一些热管理芯片还具备过热保护功能,当温度超过阈值时,会自动降低相关组件的功率或发出警报。
| 机器人的“大小脑”
“大脑”通常指的是其主控芯片或计算平台(软件/人工智能模型),“小脑”主要进行机器人的运动控制,一般都选用大算力芯片,目前英伟达的Jetson、英特尔x86芯片、全志科技、瑞芯微都是主流选择。目前来看,特斯拉机器人擎天柱(Optimus)的主芯片采用第二代FSD(即HW4.0)+Dojo D1组合;优必选的Walker和Walker X使用了Intel i7 7500U(2.7GHz)、Intel i5 6200U(2.3GHz)、Intel i7 8665U(双路,1.9GHz);宇树科技采用英特尔i5/i7芯片作为电控和平台功能芯片,算力模块采用了英伟达的Jetson Orin、Jetson Orin NX芯片;Engine AI 众擎机器人推出的 PM01 人形机器人,采用 Intel N97 处理器与英伟达Jetson Orin 模组深度融合;智元机器人使用英伟达的Jetson AGX Orin 64GB芯片作为主芯片;小米第一代仿生四足机器人CyberDog“铁蛋”的主芯片是全志科技的Allwinner MR813。
国产厂商,疯狂加码
最近一段时间,国产厂商关于人形机器人的宣布非常密集。
纳芯微招股书中显示,公司正积极拓展产品人形机器人领域。这些新的应用领域是对公司现有专注于汽车电子、泛能源以及消费电子领域的补充,充分利用我们深厚的技术专长来满足这些市场不断变化的需求。截至最后实际可行日期,已实现某些产品在人形机器人领域的样品交付。传感器产品、电机驱动芯片、即时控制芯片和电源供应芯片可实现诸多功能,例如精确感知、运动控制和高效电力传输的应用。
可以看出纳芯微在人形机器人的布局非常广泛,能够为人形机器人提供全栈的解决方案。下图为纳芯微产品可以如何用于人形机器人应用的说明:
图源丨纳芯微招股书
兆易创新的布局包括GD32 MCU、Flash、利基型 DRAM 及模拟芯片,同样提供全栈式支持。据了解,目前兆易创新已与多家头部机器人厂商建立深度合作。
图源丨兆易创新官网
匠心创正在进一步产品在拓展人形机器人的应用,包括手、脚、肩、腿、腰、膝等环节。匠心创不止提供芯片,还为客户提供完整的设计参考方案,包括硬件整机、原理图和SDK。此外,匠芯创科技能够提供个性化芯片与方案定制,目前公司正在与头部企业紧密进行合作。
先楫半导体阶段尚未布局 “大脑” 主控芯片领域,但已构建起完善的技术服务体系,能够为机器人客户提供涵盖运动控制 “小脑” 芯片、关节伺服驱动芯片、实时通讯芯片,以及感知控制芯片等在内的全栈式产品与解决方案。
极海半导体突破人形机器人芯片技术,G32R5系列实现双核并行控制,成本降35%,超声波雷达芯片精度±2cm,已绑定宇树、汇川等头部客户,2025年目标抢占25%国产机器人MCU市场。
国民技术以 “通用+安全” 双轮驱动,为智能机器人核心控制系统提供了关键支撑。国民技术凭借20余年设计与量产经验,创新研发布局通用MCU、安全芯片、无线射频、电源管理等技术与产品。
黑芝麻智能与中国科学院院士、武汉大学工业科学研究院执行院长刘胜院士团队正式达成战略合作,共同聚焦人形机器人领域的技术突破与创新应用。此次合作以武汉大学自主研发的首个人形机器人“天问”为核心载体,基于黑芝麻智能领先的芯片及算法方案,致力于为“天问”赋予更强大的智能“大脑”与“小脑”。同时,双方也正在围绕人形机器人量产的芯片解决方案展开深入合作,共同引领人形机器人技术迈向新高度。
为旌科技近期推出了VS859。在保证极高的性能之外,同时兼顾各方面的要求,实现了高性能、超均衡“感知+计算+控制”一体化单芯片平台。
万有引力推出了面向机器人/XR应用的低功耗空间渲染和显示专用芯片EB100,该芯片赋予了机器人“灵犀X2”更为人性化的情感交流能力,使其不仅能清晰表达面部情感,还能实时传递操控者的情绪,实现了真正意义上的人机智能化互动。
具身智能的现在与未来
在第十五届松山湖中国IC创新高峰论坛上,上海为旌科技总监黄智向“机器人开发圈”分享,具身智能是机器人与人工智能的结合,也是技术发展到一定阶段后的自然产物。从AI的发展脉络来看,它经历了从早期的专业系统,到机器学习、深度学习,再到如今各种应用场景的落地。在这个过程中,AI越来越需要一个“身体”或者感知端来帮助它执行其认知与决策。
同样,在机器人领域,我们也经历了一个由简入繁的过程。最开始,机器人主要承担的是重复性强、劳动强度大的任务,比如机械臂的操作。随着技术进步,我们开始追求更精细的动作控制,例如抓取物体时的力度感知、位置识别等。
如今,机器人已不再局限于被动执行指令,而是能够主动感知环境、理解场景并做出智能决策。这种能力的结合——即类人的“大脑”(认知)、“小脑”(执行)和感知系统——共同构成了具身智能的核心框架,标志着机器人技术向更高层次的智能化迈进。
当前,具身机器人的真实状态远未达到“类人”水平。未来,“多模态感知+特定场景决策+轻量化执行单元”将是机器人产业落地的核心路径。具体来说,分为多个环节:
在感知环节,需要多模态同步、高精度的传感器;推理环节,则要求高效、异构、并行的计算能力,同时还要进行前后处理;决策与执行环节,涉及到大脑与小脑之间的协同,需要高带宽、低延迟的数据交互;最终,还要确保执行过程中的稳定性、安全性与可靠性。此外,对于整机产品而言,还需兼顾性能、功耗、成本、易用性等多个维度,这对芯片提出了极高的综合要求。
目前,人形机器人还属于一个比较新的行业,很多国产芯片公司都在不断探索自己的方案。总得来说,虽然目前人形机器人在灵巧手等方面存在一定差异性,但整体与汽车、消费相似度很高,厂商只要按照需求去进行产品选择即可。未来,或许会有更多国产公司加入到这场竞赛中。喜欢我们的文章吗?欢迎在wx关注我们的订阅号:机器人开发圈(ID:RoboticsDevelopers),浏览更多机器人相关内容。
来源:电子工程世界一点号