2025年5月12日，第十五屆松山湖中國(guó)IC創(chuàng)新高峰論壇在東莞市松山湖凱悅酒店隆重舉行，吸引了眾多行業(yè)專(zhuān)家探討集成電路技術(shù)的前沿發(fā)展。泉州昆泰芯微電子科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“昆泰芯”）首席執(zhí)行官武建峰先生發(fā)表了題為《KTM5900：智能磁性傳感器賦能機(jī)器人與自動(dòng)化》的演講，分享了KTM5900智能磁性傳感器如何以卓越性能推動(dòng)機(jī)器人與自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，重點(diǎn)聚焦安全性、成本控制和生產(chǎn)效率。

昆泰芯作為一家高新技術(shù)企業(yè)的背景，其產(chǎn)品涵蓋磁性傳感器、光學(xué)編碼芯片及信號(hào)調(diào)理芯片，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域，并已實(shí)現(xiàn)頭部廠(chǎng)商的量產(chǎn)應(yīng)用。KTM5900基于隧道磁阻效應(yīng)（TMR）技術(shù)，以±0.025°的超高角度精度挑戰(zhàn)傳統(tǒng)光學(xué)編碼器，完美詮釋了工業(yè)4.0時(shí)代“小傳感器，大算力”的精神。

編碼器是機(jī)器人的核心感知，KTM5900帶來(lái)高速高精度角度感知

武建峰詳細(xì)講解了編碼器芯片在機(jī)器人中的作用。編碼器芯片通過(guò)磁性、光學(xué)或電感原理，將位置信號(hào)轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的編碼，用于精確控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。磁性傳感器通過(guò)檢測(cè)磁鐵的旋轉(zhuǎn)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，計(jì)算位置變化，適用于軸端、離軸及3D應(yīng)用。相比光學(xué)編碼器，磁性傳感器對(duì)粉塵、油污等環(huán)境干擾不敏感，因而在汽車(chē)方向盤(pán)、油門(mén)和剎車(chē)踏板等場(chǎng)景中表現(xiàn)出極高的可靠性。

在人形機(jī)器人中，編碼器芯片需求尤為突出。一個(gè)典型的人形機(jī)器人需要約14個(gè)編碼器，每個(gè)旋轉(zhuǎn)或線(xiàn)性關(guān)節(jié)各配備一個(gè)。武建峰強(qiáng)調(diào)，低延遲是當(dāng)前機(jī)器人設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)，因?yàn)殛P(guān)節(jié)感知的延遲可能導(dǎo)致動(dòng)作失調(diào)，尤其在動(dòng)態(tài)任務(wù)中。他將機(jī)器人的功能分解為三個(gè)核心部分：感知（傳感器）、處理（計(jì)算）和執(zhí)行（精準(zhǔn)快速的動(dòng)作）。KTM5900在感知環(huán)節(jié)表現(xiàn)出色，為機(jī)器人提供高精度、低延遲的傳感支持。

據(jù)悉，KTM5900編碼器具備快速自校準(zhǔn)功能，能夠在各種環(huán)境下實(shí)現(xiàn)快速學(xué)習(xí)和自校準(zhǔn)。它配備256點(diǎn)查找表，支持線(xiàn)性和非線(xiàn)性誤差補(bǔ)償，精度高達(dá)0.05%。此外，KTM5900還采用了TMR技術(shù)，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。該方案廣泛應(yīng)用于高精度領(lǐng)域，例如使用2M采樣速率SAR ADC對(duì)高精度磁場(chǎng)進(jìn)行提取。功能方面，它包括安全性特性（持續(xù)進(jìn)行中），通過(guò)集成的芯片功能，確保滿(mǎn)足安全性能要求。以上核心優(yōu)勢(shì)使得KTM5900成為高精度磁角編碼的有效和適應(yīng)性強(qiáng)的解決方案。

光學(xué)編碼器因其高精度而廣受認(rèn)可，但易受粉塵、油污等環(huán)境因素影響，可靠性受限。KTM5900的磁性編碼方案則兼顧了可靠性和靈活性，適應(yīng)多種安裝場(chǎng)景。昆泰芯還開(kāi)發(fā)了適用于超高精度場(chǎng)景的光學(xué)編碼器方案，通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)提升了環(huán)境適應(yīng)性，滿(mǎn)足多樣化需求。

機(jī)器人落地的關(guān)鍵：安全、可靠性、成本與可制造性挑戰(zhàn)

武建峰通過(guò)類(lèi)比，將機(jī)器人與人類(lèi)或動(dòng)物相提并論，指出機(jī)器人需要“敏銳的感知”、“靈活的頭腦”和“矯健的執(zhí)行力”。然而，安全性是機(jī)器人進(jìn)入家庭等復(fù)雜環(huán)境的最大挑戰(zhàn)。他播放了一段名為《機(jī)器人的暴怒》的視頻，生動(dòng)展示了不可靠的機(jī)器人可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在老人或兒童附近，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。KTM5900通過(guò)雙通道冗余、自診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和容錯(cuò)設(shè)計(jì)等功能，確保了功能安全，符合嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

武建峰強(qiáng)調(diào)，功能安全需要系統(tǒng)化的管理，單靠編碼器廠(chǎng)商無(wú)法實(shí)現(xiàn)。他呼吁整個(gè)行業(yè)協(xié)作制定安全標(biāo)準(zhǔn)，以降低隨機(jī)失效和系統(tǒng)性失效帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，確保機(jī)器人成為可靠的工具而非潛在威脅。

成本是機(jī)器人普及的另一大障礙。武建峰指出，單個(gè)編碼器（包括磁鐵、芯片和結(jié)構(gòu)件）的成本約為100至200元，對(duì)于多關(guān)節(jié)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這是一筆不小的開(kāi)支。他提出，機(jī)器人成本需低于兩年普通工人工資，才能在工廠(chǎng)中具有競(jìng)爭(zhēng)力。KTM5900通過(guò)自校準(zhǔn)功能，解決了安裝公差、熱脹冷縮等問(wèn)題，顯著降低了生產(chǎn)復(fù)雜度和成本。其1MHz的采樣率（1微秒數(shù)據(jù)輸出）支持高速應(yīng)用，適用于電機(jī)端編碼器，同時(shí)通過(guò)自適應(yīng)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足成本敏感場(chǎng)景，如機(jī)器狗。

結(jié)語(yǔ)

武建峰對(duì)機(jī)器人行業(yè)的未來(lái)持謹(jǐn)慎樂(lè)觀(guān)態(tài)度。他認(rèn)為，人形機(jī)器人短期內(nèi)難以進(jìn)入家庭，但在工廠(chǎng)或戶(hù)外任務(wù)（如上山運(yùn)水）中具有更大潛力。他提出了三個(gè)關(guān)鍵方向：安全性，需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證確保；成本，需低于兩年工人工資以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用；可制造性，通過(guò)自校準(zhǔn)、自適應(yīng)技術(shù)提高生產(chǎn)效率。KTM5900正是解決這些痛點(diǎn)的創(chuàng)新方案。

最后，武建峰呼吁行業(yè)通力合作，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，共同應(yīng)對(duì)安全性、成本和生產(chǎn)效率的挑戰(zhàn)。昆泰芯的KTM5900以其高精度、高可靠性和低成本特性，為機(jī)器人行業(yè)的切實(shí)落地鋪平了道路。