ADI全面布局人形机器人

在宇树机器人在今年的春节晚会上表演了一段“扭秧歌”之后，低调发展多年的人形机器人彻底火了。
 
其实机器人并不是什么新鲜事物，过去多年里也已经有形形式式的产品出现在工厂、酒店、公共服务场所甚至个人家庭中。不过，和过往的大多数机器人不一样，这次引爆讨论的是人形机器人——和人类相似，具备双足直立行走的能力。尤其是在具身智能的加持下，大家对人形机器人有了更高的期望，这个产品的被关注度也到达了顶峰。
 
但是，和大多数的科技产品的早期发展历程一样，人形机器人，还有很多难关要过。硬件方面归根到底，还是需要借助更多更好的芯片，解决很多潜在的问题。
 
人形机器人，ADI全面布局
 
纵观人形机器人的组成和底层技术，ADI中国区工业市场总监蔡振宇认为，从某种程度看，人形机器人其实非常类似站起来的汽车。
 
“人形机器人需要有感知系统去感知周围的环境状况，需要高算力芯片去计算和判断，也需要执行器去执行相关命令。此外，人形机器人还需要减轻自身的重量，做好电源的管理以达到更长的续航，这无一不与当前的智能汽车高度相似。”蔡振宇表示。他指出，如果要从人形机器人中找到一些和汽车的不同点，除了形态和对器件的可靠性要求外，还有就是在执行上的不同。
 
我们知道，汽车执行的操作可以总结为三个：加速、减速和转向。而对于人形机器人，除了需要具备上述功能以外，还要考虑到“手”的问题。作为人类功能最强大的部位，拥有五个手指的手除了能灵活抓取不同的物品外。针对不同的物品，手还能通过使用不同的力度，以保证所抓取的物品完好无损。
 
举例而言，如何完好无损地抓取一个鸡蛋，就会给人形机器人的“手”提出很多要求。包括但不限于如何识别出这个是什么物品，用什么力度抓，手关节（包括手指的关节）如何灵活地抓取这个物品等等问题。
 
 
 
作为领先的半导体芯片供应商，ADI在这方面拥有多年的积累经验。
 
“其实我们很早就在机器人市场有布局，但我们没想到机器人会起来得那么快。”蔡振宇重申。“针对这个市场，我们除了提供传统的芯片以外，我们还将提供一些子系统和子模块，以加速客户产品的设计进程和落地。”蔡振宇接着说。
 
从传感到连接，再到控制
 
据介绍，如上图所示，针对人形机器人，ADI能提供多种类型的产品。当中包括但不限于传感器、内部连接系统（GMSL、以太网和LVDS等）、电机控制模组、振动监测、60Ghz通信模块、以及隔离器件、ToF景深摄像头技术和电源管理BMS等一系列产品。
 
当中，包括GMSL和以太网在内的连接部分，是ADI在人形机器人市场值得一提的重点。
蔡振宇也指出，在当前的人形机器人中，内部连接并没有统一的标准，不同厂商有各自不同的想法，这正是ADI GMSL和以太网发挥作用的地方。
 

 
首先看GMSL（Gigabit Multimedia Serial Link：千兆多媒体串行链路），作为ADI私有的一种经济高效、简单且可扩展的SerDes技术。GMSL具有强大的PHY和极低的BER，能将高速视频链路的性能提升到一个新的水平。又因为其视频、音频、控制、数据和电源可以在单个通道上传输，所以GMSL成为一种经济实惠的解决方案。
 
自2004年以来，GMSL链路总传输距离已超过20万亿公里（相当于两光年），为数百万人改善了道路安全、用户界面和车内娱乐体验。在这个基础之上，ADI推动这个解决方案走向工业、消费电子、医疗保健、航空航天和仪器仪表市场等新兴市场。
 
人形机器人中的图像感知应用将是GMSL近来发力的重要方向之一。
 
蔡振宇介绍说，ADI自研的GMSL (MAX96717/MAX96724)也成为了机器人内部连接的一个不错选择。作为一款高度可配置的高速SERDES（串行器和解串器）互连解决方案，ADI的GMSL解决方案支持通过单条线传输实时未压缩的视频和传感器数据、控制数据以及电源。针对以太网连接，ADI也提供了一款具有低延迟特性的低功耗、单端口、千兆以太网收发器ADIN1300。
 
对于人形机器人来说隔离器件保护了敏感电子器件免受噪声、尖峰和其他电气干扰的影响。这些技术共同确保人形机器人能够在多样化的挑战性环境中准确、安全地执行各种任务。
 
在这方面，ADI也提供了ADuM3165以及ADN4622 + MAX4950A 组合这样的解决方案。据介绍，ADuM3165/ADuM3166是采用ADI公司iCoupler技术的USB 2.0端口隔离器，可根据需要动态支持所有USB 2.0数据速率：低速(1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)或高速(480 Mbps)。这些器件支持具有自动速度协商功能的主机隔离以及外设隔离；“ADN4622 + MAX4950A ”这些器件有助于保障在不同机器人子系统（如传感器、执行器和控制单元）
之间安全可靠地传输数据，同时凭借出色的共模传输抗扰度和突破性的隔离表现，保持高速通信线路所必需的抗噪性能。
 
针对人形机器人机械臂的关节控制，ADI也提供了领先的方案——ADMT4000，可实现精确的角度测量和位置反馈。据介绍，基于包括转圈（TURN COUNT）传感器和角度传感器的双磁传感器架构，ADMT4000能实现断电状态下的位置记忆，支持无源多圈记忆。
 

 
蔡振宇介绍说，在那些没有记忆的方案中，如果机器人出现了断电状况，重启后的关节会重置，这不但不符合人类的正常逻辑，还影响了体验。但ADMT4000完美解决了这个问题。“我们的这个方案可记录 46 圈（0° 至 16,560°）的旋转位置，还省去了传统的ADC转换环节，实现高达 ±0.25的精度，可替代传统齿轮或线性传感器。”蔡振宇说。此外，ADMT4000 还不需要电池和额外器件，这就让其较之与统方案相比，大大降低了系统尺寸、重量和成本。
 
除此以外，ADI包括BMS、ToF、IMU和夹持器在内的产品和解决方案，能为人形机器人提供全方位的支持。
 
写在最后
 
在前面的报道中，我们略有提及人形机器人中的手。作为人形机器人中极具价值的部件之一，这个被称为“灵巧手”的设计，是全球人形机器人产业链亟待攻克的难关。
 
灵巧手变得更灵巧，需要更多传感器和AI算法的支持。 除了要让灵巧手更灵巧以外，如何简化灵巧手内部的连接，也是灵巧手开发者不能忽视的另一个问题。
 
面向这些需求，ADI也正在包括传感、连接、控制和执行等领域做了很多布局。关于这部分，且听我们的下回分解。