一個人形機器人,大致有20+關節(jié),一個機器狗,大致有12個關節(jié);
市場空間是大的,技術需求是剛的,大家都可以估算出這個賽道的價值;
1.一體化關節(jié)控制器系統(tǒng)概覽
如下圖,是一體化關節(jié)模組的爆炸圖及簡介
圖片來源:震哥說機器人
圖片來源:小二基于網(wǎng)絡資料繪制
圖片來源:DRV832x手冊
控制板的框圖相對簡單,簡單而不簡潔,因為市場目前太小,基本只能市場上選擇現(xiàn)有的芯片;
2.一體化關節(jié)控制器的機會
圖片來源:Bilibili 福州餅東游樂園員工
圖片來源:避免廣告嫌疑,某MCU公司IPO資料
做高集成度,對于整體芯片的降本效果是明顯的,目前關節(jié)控制器已經(jīng)有采用內置運放及預驅的MCU方案了;
對于這樣的方案,除了集成度,技術方面需要滿足如下需求:
- 高性能:可以快速準確地完成伺服的三環(huán)控制,滿足高轉速,高爆發(fā)等要求
- 高穩(wěn)定性:機器人部分是在惡劣的環(huán)境下工作。在這樣的情況下如何保證電機的穩(wěn)定性不出問題。
- 安全性:能夠提供多重保護,保證電機系統(tǒng)的安全。
3.市場芯片解決方案
市場上集成預驅的芯片公司有不少,峰岹,凌鷗,中微,極海,普冉照舊,我先問了以下DeepSeek:可以分析下峰岹,中微,凌鷗,極海,普冉針對人形機器人關節(jié)控制器主控MCU的布局
根據(jù)公開信息,以下是對峰岹、中微、凌鷗、極海、普冉五家企業(yè)在人形機器人關節(jié)控制器主控MCU領域布局的分析:
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1. 極海微(納思達子公司)
極海微在機器人MCU領域的布局最為明確且全面:
- 核心產(chǎn)品:推出了全球首款基于Arm Cortex-M52處理器Helium技術的雙核架構G32R5系列實時控制MCU,填補了國產(chǎn)高性能MCU的空白。該芯片具備高實時算力、靈活外設控制和高可靠性,專為機器人關節(jié)控制器設計。
- 技術特點:支持復雜運動控制算法和傳感器集成,如編碼器芯片、力矩傳感器等,覆蓋關節(jié)控制、小腦計算、BMS管理等全鏈條需求。
- 生態(tài)布局:結合MCU+FPGA異構架構方案,兼顧算力與擴展性,未來計劃推出Cortex-M7內核產(chǎn)品,進一步適配中高端機器人市場。
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2. 峰岹科技
峰岹以電機專用MCU見長,技術路線偏向高端市場:
- 市場定位:主打無刷電機控制領域,產(chǎn)品覆蓋車規(guī)級、工業(yè)級和消費級場景。其自主架構的ME核與8051核在電機驅動效率上具備優(yōu)勢,尤其適合機器人關節(jié)對高扭矩密度和散熱性能的需求。
- 競爭優(yōu)勢:采用臺積電/格芯成熟工藝,品質對標國際大廠,毛利率高達50%以上。目前其芯片已應用于家電和清潔工具(如科沃斯、追覓),未來可能延伸至機器人關節(jié)控制的無刷電機場景。
- 挑戰(zhàn):國產(chǎn)競爭對手(如凌鷗、中微)通過低價策略搶占中低端市場,但峰岹通過綁定大客戶(如美的、小米)維持高端市場份額。
3. 凌鷗創(chuàng)芯(晶豐明源子公司)
凌鷗的布局側重性價比和集成化:
- 產(chǎn)品特性:基于通用MCU架構,主頻48-96MHz,集成電機控制算法,含稅單價低至1.6-2.2元,適合對成本敏感的中低端機器人關節(jié)控制器。
- 市場策略:通過高性價比快速滲透市場,2023年營收1.76億元,同比增長超6倍,主要客戶為家電和中小型工控設備廠商。
- 技術短板:依賴華虹工藝,品牌溢價和可靠性低于峰岹,目前尚未明確針對人形機器人推出專用方案。
4. 中微半導
中微的布局以低成本和規(guī)?;鲐洖橹鳎?/span>
- 產(chǎn)品定位:價格比凌鷗低10%-20%,2022年電機MCU出貨量達6000萬顆,聚焦中低端市場。其芯片主頻和集成度滿足基礎關節(jié)控制需求,但缺乏高實時性設計。
- 應用場景:主要面向家電和小型工業(yè)設備,尚未明確進入人形機器人領域,但通過大客戶合作可能逐步向機器人配套延伸。
5. 普冉股份
普冉的MCU布局尚處早期,更多面向車載非安全場景:
- 當前進展:M0+系列MCU已在車載領域出貨,用于氛圍燈、音響等非安全模塊,工控規(guī)格產(chǎn)品可能通過功能擴展適配機器人外圍控制需求。
- 潛力與局限:尚未推出針對關節(jié)控制的高性能MCU,未來需在實時性和算力上突破才能切入核心主控市場。
小二反饋:
答案和預期的差別比較大,針對人性機器人,應該說峰岹的布局還是領先,針對機器人關節(jié)的研究也是更早,DeepSeek未能有效提取網(wǎng)絡信息如下是峰岹針對關節(jié)控制器的專用MCU的應用架構
為了實現(xiàn)上訴架構,有如下問題:
- 為什么是雙核? 每個核的任務要求是什么?電機專用內核和外設需要做哪些定制設計(包括控制算法的加速,位置傳感的處理)
- 集成了預驅,采用BCD工藝,耐壓要做到多少?主頻要多少?溫度范圍需要覆蓋多少?
- 如果不用BCD工藝,采用合封預驅的方式,競爭力如何?
- 因為目前MOSFET,帶來了更高的熱量,是否GaN取代硅管有優(yōu)勢?如果采用GaN,對上述架構有哪些新的調整?