“机器人的本质是一个物理设备,若类比人类,则需具备‘耳聪目明,头脑聪慧,身手矫健’三大特质 —— 感知、计算、执行,三者缺一不可。”5月13日,在第十五届松山湖中国 IC 创新高峰论坛上,泉州昆泰芯微电子科技有限公司 CEO 武建峰 发表了题为《KTM5900:高精度智能磁性传感器芯片赋能机器人与自动化》的演讲,他强调,传感器作为机器人的 “感官”,需满足 “广度、速度、精度、可靠度” 四大核心指标:不仅要具备视觉、听觉等多维度感知能力,更要以低延迟响应突发状况(如防止摔倒),确保动作精准并杜绝安全隐患。
谈及编码器技术路线,武建峰对比了磁性、光学、电感三类主流方案:“磁性编码器凭借无粉尘遮挡干扰、安装灵活(支持在轴 / 离轴 / 侧轴等多种方式)的优势,在机器人关节等复杂场景中占据主导地位;光学编码器依赖码盘透光原理实现高精度,但易受环境因素影响;电感编码器则适用于强电磁干扰环境。未来不会有‘统治性技术’,而是根据场景适配的多元化格局。”
泉州昆泰芯微电子科技有限公司 CEO 武建峰
演讲中,他围绕机器人感知核心部件 —— 编码器芯片,展开了一场关于技术创新与产业落地的深度分享。
KTM5900:重新定义高速高精度传感标准
作为昆泰芯的明星产品,KTM5900 系列高速高精度 TMR 磁性编码器芯片,专为工业自动化和精密控制领域设计,基于隧道磁阻效应(TMR),具备高灵敏度和稳定性,支持单对极磁铁实现超高分辨率角度测量,成为破解机器人 “神经反射” 瓶颈的关键。
三大核心优势
- 超高精度:绝对角度精度达 ±0.025°,有效分辨率高达 24bit,通过内置 256 点误差查找表与非线性补偿技术,即便面对磁铁安装偏差、环境温度变化等干扰,仍能实现 “指哪打哪” 的精准控制。
- 高速响应:集成双通道 16bit 2M SAR ADC,采样速率达 2MHz,系统延时低至 0.5μs,支持转速高达 180,000rpm,完美适配 GaN 驱动的高频开关需求,解决传统编码器 “毫秒级反馈” 与驱动器 “微秒级响应” 的速度断层问题。
- 自适应校准:独创一键自校准算法,可自动校正传感器偏移、正弦 / 余弦幅度匹配及相位正交误差,将安装公差、磁铁偏差等生产端难题转化为 “30 秒级自学习” 过程,大幅降低人工校准成本。
构建 “类脑式传感生态”
武建峰特别指出,KTM5900 并非单一芯片,而是昆泰芯 “感知硬件矩阵” 的核心一环:搭配 KTP6220 电流传感器(100ns 响应时间)、KTH57 系列 3D 霍尔阵列(抗 EMI 干扰),辅以 ISO 26262 ASIL-D 安全认证,形成从信号采集、处理到输出的完整闭环,为机器人打造 “低延迟、高可靠” 的类神经感知系统。
破解产业落地的安全、成本、易生产性三大痛点
面对机器人规模化应用的挑战,武建峰坦言:“当前行业乐观情绪高涨,但需冷静面对三大现实 —— 安全、成本、易生产性。”
- 安全:从芯片到系统的全链路守护
“冗余设计不是堆料,而是用双通道编码器实现‘故障安全’。”他以一则《机器人的暴怒》的视频警示风险:“若机器人在家庭场景失控,后果不堪设想。” 为此,昆泰芯提出 “冗余容错 + 功能安全” 双重方案。
“就像汽车需要碰撞测试,机器人关节也需通过电磁兼容、数据加密等安全认证。” 昆泰芯通过双通道自诊断、实时监测技术提升可靠性,同时推动行业建立统一安全认证标准(如 ISO 26262、IEC 61508),确保芯片失效时系统仍能维持安全状态。
- 成本:让机器人 “性价比” 触达商用临界点
“当前单个编码器成本仍高达100-200元,而工业场景的临界点是两年普工工资。机器人要走进工厂,成本需低于这个数字。” 武建峰分析,编码器占机器人关节成本的 30%-40%,传统方案因依赖高精度磁铁与人工校准,单关节成本高达百元级。KTM5900 通过自校准算法降低对硬件公差的依赖,结合单对极磁铁设计,推动编码器成本进入 “亲民区间”。
- 易生产性:用技术消灭 “手工调参”
工调校编码器就像用算盘做微积分——效率低且误差大。针对传统编码器 “老技工依赖症”,KTM5900 实现 “即装即用”:只需转动关节,芯片即可通过自适应算法自动修正安装误差,将生产周期从 “小时级” 压缩至 “分钟级”,为大规模量产扫清障碍。
在 “微秒级缝隙” 中培育产业变革
昆泰芯微电子自 2017 年成立以来,已发展成为一家拥有 100 多名员工,其中 80% 以上为工程师的高新技术企业。公司拥有 70 多项发明专利,致力于磁性传感器芯片、光学传感器芯片、传感信号调理芯片等产品的研发、生产及销售,其产品广泛应用于消费、汽车、工业等领域。
回顾昆泰芯的技术路径,武建峰强调:“我们没有追逐热门的驱动或算法赛道,而是选择在传感器这个‘微秒级缝隙’扎根 —— 当 GaN 驱动让机器人拥有‘极限肌肉’,我们要做的,就是赋予它‘敏锐神经’。” 其研发的 3D 霍尔芯片、高精度低延时角度 TMR 编码器芯片等产品处于世界领先水平。公司具备国内最完备的磁传感器技术开发能力,涵盖了 3D 霍尔、AMR、TMR、磁通门等各种传感技术方案。
数据显示,2029 年中国机器人市场规模有望突破 4100 亿元,年复合增长率超 50%。在 AI 算法同质化的当下,昆泰芯以 “感知硬件” 为突破口,不仅为国产机器人补上 “最后一块短板”,更在全球竞争中开辟了一条 “换道超车” 的新路径。正如武建峰所言:“真正的机器人革命,始于传感器让机器拥有‘实时感知世界’的能力。我们愿与行业同仁共同推动‘安全、可靠、智能’机器人的落地,让技术红利惠及更多场景。”
“机器人要真正走进家庭,需先成为‘不摔跤的婴儿’。”武建峰以恐龙进化为例,强调感知延迟的致命性:“恐龙尾巴被咬,1分钟后大脑才感知疼痛,这种延迟在机器人身上就是灾难。” —— 当每一个传感器芯片都能以 “微秒级精度” 响应世界,机器人产业的 “具身智能” 时代,才真正拉开序幕。
