賦能高精度驅動(dòng)與實(shí)時(shí)控制，ADI如何重塑人形機器人運動(dòng)核心

在具身智能領(lǐng)域，人形機器人無(wú)疑是最值得期待的產(chǎn)品類(lèi)別，有著(zhù)更高的市場(chǎng)熱度和更大的發(fā)展潛力。然而，要釋放人形機器人的市場(chǎng)潛力，研發(fā)企業(yè)仍需攻克一系列挑戰， 涉及定位、感知、連接、控制、電源管理等 多個(gè)維度。 本文將聚焦于其核心的高精度驅動(dòng)與實(shí)時(shí)控制技術(shù)，展示ADI如何提供從指尖到關(guān)節的全棧解決方案，賦能機器人實(shí)現更卓越的運動(dòng)性能。

靈巧手全集成伺服電機驅控方案

機器人的靈巧手是其與物理世界進(jìn)行復雜交互的關(guān)鍵，其多自由度、高集成度的特性對電機驅動(dòng)控制方案提出了極高要求：既要體積小巧，又要能精確控制多個(gè)微型電機，同時(shí)簡(jiǎn)化布線(xiàn)和系統復雜度。對此，ADI Trinamic靈巧手集成驅動(dòng)控制方案 提供了革命性的解決方案。

這是一款全集成的36V智能FOC伺服驅動(dòng)控制芯片，支持PMSM/BLDC及有刷伺服電機。其內部集成了完整的無(wú)損電流檢測、位置/速度/力矩閉環(huán)控制以及高達200kHz的PWM頻率，非常適合控制低電感空心杯電機。通過(guò)SPI菊花鏈方式，僅需少量引線(xiàn)即可級聯(lián)控制多達數十個(gè)芯片。這不僅 極大降低了系統布線(xiàn)的復雜度、節省了寶貴的PCB空間 ，還將運動(dòng)控制任務(wù)從主控MCU中卸載，使主控資源能最大限度地用于大模型運算等高級AI任務(wù)，提升機器人整體算力。

內置硬件FOC引擎，開(kāi)發(fā)者無(wú)需編寫(xiě)復雜的FOC算法代碼，即可實(shí)現電機的高效率、平穩靜音及快速動(dòng)態(tài)響應控制。 其集成的8點(diǎn)加減速軌跡曲線(xiàn)運動(dòng)控制EightPoint Motion Controller能減少運動(dòng)抖動(dòng)，實(shí)現平滑的加減速控制。

關(guān)節伺服電機高集成驅控方案

伺服關(guān)節是機器人的力量之源和運動(dòng)之樞，其性能直接決定了機器人的負載能力、運動(dòng)精度和動(dòng)態(tài)響應。ADI Trinamic為不同功率等級和集成需求的伺服關(guān)節提供多樣化的解決方案。

• 高集成單片伺服驅控芯片 TMC9660

該芯片集成了MCU、伺服三環(huán)控制（位置、速度、電流）、70V/2A智能柵極驅動(dòng)器（GDRV）、運放、LDOs及Buck轉換器。開(kāi)發(fā)者僅需外置功率MOSFET即可構成完整的伺服驅動(dòng)單元。同樣內置硬件FOC，無(wú)需繁瑣的軟件算法開(kāi)發(fā)。MCC支持高達100kHz的伺服環(huán)路控制及8點(diǎn)Ramp軌跡發(fā)生器，確保高效、精準的運動(dòng)控制。

• 高性能步進(jìn)電機驅動(dòng)器 TMC5240

TMC5240 是一款智能高性能步進(jìn)電機控制器和同樣集成”八點(diǎn)”加減速規劃的運動(dòng)控制芯片， 具有串行通信接口(SPI,UART)和廣泛的診斷能力。結合了一個(gè)靈活的, 優(yōu)化的抑制抖動(dòng)斜坡發(fā)生器用于自動(dòng)定位，采用行業(yè)最先進(jìn)的步進(jìn)電機驅動(dòng)技術(shù)，該驅動(dòng)基于256微步細分內置分度器和完全集成的 36V、2.1A（IRMS）、峰值3.0A、H橋（每個(gè)H橋的最大輸出電流為IMAX=5.0AMAX，超過(guò)5A會(huì )保護）以及非耗散集成電流傳感器 (ICS)。精密的stealthChop2?斬波器確保絕對無(wú)噪音運行，同時(shí)具有最高效率和最佳電機轉矩，靜音模式到高速度模式的切換，無(wú)抖動(dòng)。

• 多協(xié)議絕對值編碼器解碼芯片 TMC8100

TMC8100支持SSI、BiSS C、EnDat、Tamagawa等多種主流絕對值編碼器協(xié)議，以及增量編碼器接口。能夠 通過(guò)SPI或高速UART與主控制器通信，為伺服關(guān)節提供精確、可靠的位置反饋，是實(shí)現高精度機器人運動(dòng)控制的關(guān)鍵一環(huán)。它常與TMC6460或TMC9660等驅動(dòng)芯片配合使用，處理復雜的編碼器信號。

智能伺服電機剎車(chē)/電磁閥驅動(dòng)方案

除了核心的旋轉關(guān)節，機器人系統中還包含大量的電磁閥和電磁剎車(chē)。對這些部件的高效、智能驅動(dòng)同樣重要。

• 智能串行通訊螺線(xiàn)管/電磁閥/直流電機驅動(dòng)器 MAX22216/MAX22217

這兩款產(chǎn)品（MAX22216為1.7Arms，MAX22217為0.55Arms）提供多通道獨立的半橋驅動(dòng)，支持電壓驅動(dòng)（VDR）和電流驅動(dòng)（CDR）控制模式。 電流驅動(dòng)模式能克服線(xiàn)圈電阻變化和輸入電壓波動(dòng)帶來(lái)的影響，實(shí)現更精確的力控制，同時(shí)節省功耗、減少電磁閥磨損。

同時(shí)，具備ON/OFF狀態(tài)檢測、溫度估測、開(kāi)路負載檢測等診斷功能 ，能夠通過(guò)監測電流變化自動(dòng)檢測電磁閥柱塞的動(dòng)作完成（END_HIT_AUTO），從而在最佳時(shí)間點(diǎn)從沖擊電流（Hit Current）切換到保持電流（Hold Current），進(jìn)一步優(yōu)化能效并提升系統響應速度。

柱塞檢測