電子發燒友網報道（文/吳子鵬）人形機器人的感知系統，作為其與物理世界交互的關鍵窗口，極大程度上決定了機器人的智能化水平與應用價值。借助多模態傳感器融合，人形機器人有望實現比肩甚至超越人類的感知能力。

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在電子發燒友網《人形機器人的電機控制和傳感器》專題中，芯海科技模擬信號鏈產品線總經理李曉在接受電子發燒友網采訪時指出，人形機器人的發展將如同汽車一般，成長為一個規模龐大的產業，進而催生出廣泛的芯片需求，涵蓋控制、傳感、驅動等多個領域。在感知層面，人類能夠全方位感知環境，未來人形機器人的感知能力將接近并超越人類。芯海科技憑借 20 多年對全信號鏈技術的深入鉆研，構建了覆蓋環境、人機、生理、設備四大維度的智能化解決方案，助力新興的人形機器人打造具備領先性能的感知反饋系統。?

芯海科技信號鏈應用全景圖，圖源：芯海科技

構建具備類人感知能力的靈巧手?

人形機器人的感知范疇極為廣泛，例如多模態感知融合，通過整合視覺、觸覺、嗅覺等多維度傳感器，構建類人的感知體系；又如觸覺、嗅覺等類人感覺模擬，借助基于芯片的感知信號鏈，模擬人類神經元的反應。?

現階段，人形機器人迫切需要兩種關鍵感知能力：一是對環境的全方位感知，二是擁有一雙能夠靈敏感知的靈巧手。李曉透露，芯海科技的壓力觸覺技術可模擬人類觸覺反饋，提升人形機器人“電子皮膚”的性能和交互自然性。目前，公司在壓阻式和電容式觸覺感知方面均擁有成熟的方案體系，并已廣泛應用于各類人機交互場景，能夠迅速遷移至靈巧手的電子皮膚應用中。?

從方案構成來看，靈巧手電子皮膚主要依托柔性傳感器陣列實現。將壓阻式/電容式柔性傳感器陣列覆蓋于指尖、手掌等部位，融合壓力、溫度等多維度信息，塑造靈巧手對觸碰物體的 “握感” 與 “感受”。?

當前，靈巧手電子皮膚的設計面臨諸多挑戰，其中結構與功能的矛盾尤為突出，即在柔性與性能之間尋求平衡。具體而言，在柔性保護層中嵌入傳感器時，需兼顧靈敏度與耐用性；同時，多指多關節結構導致傳感器布線與信號同步困難。?

李曉強調，若要實現靈巧手的大規模落地，必須妥善解決上述挑戰，這需要芯片、材料、算法、方案等多領域廠商協同合作。據芯海科技的傳感器合作伙伴反饋，無論是基于壓阻式還是電容式實現，靈巧手對電子皮膚的核心需求始終是柔性化。從芯片角度而言，柔性方案要求在傳感器陣列中實現大量傳感器的協同工作。方案的靈敏度由陣列中的多個感知點設定，由于電子皮膚形狀不規則，這些感知點也呈不規則分布。然而，出于算法處理的需要，需將這些非規則的感知點盡可能歸納到規則的網格中。一方面，這種設計需要高精度的 ADC 芯片來提升信號采集質量；另一方面，ADC 與傳感器需緊密配合，在保持高精度的同時確保高采樣速度，有時甚至需要調整 ADC 的產品架構以更好地滿足這一需求。

如下圖所示，芯海科技 CS12 系列高精度 ADC 擁有豐富的產品系列，憑借高精度、高輸入阻抗、低增益誤差漂移、低功耗等特性，是眾多應用領域的理想選擇。以 CS1232 為例，其是一款高精度 24 位 Sigmal-Delta ADC，內部集成低噪聲儀用放大器，集成 RC 振蕩器，最高有效精度(ENOB)可達 23.5 位，可廣泛應用于高精度測量領域。芯海科技在汽車、工業、能源等領域積累了大量的高精度 ADC 應用經驗，可快速移植到人形機器人領域。

芯海科技高精度 ADC 產品矩陣，圖源：芯海科技

李曉指出，電子皮膚設計還有另一關鍵挑戰 —— 低功耗設計。高密度傳感器陣列及信號處理模塊能耗較高，必須開發低功耗芯片，否則在以電池供電為主的應用場景中難以普及，而人形機器人的廣泛應用恰恰主要依賴電池供電。“芯海的信號鏈產品在保持高精度和高速的同時，在低功耗方面積累了豐富的技術儲備。例如，針對智能手機等產品市場，芯海很早就對 3D Touch 這種陣列式產品形態展開低功耗研究，并擁有多項專利技術。可以說，低功耗是芯海信號鏈產品的顯著特點之一。”?

邊緣 AI 成為未來發展趨勢?

從整體感知系統來看，靈巧手作為人形機器人的末端感知系統，需實現實時感知、處理與反饋，將觸覺傳感器數據直接映射至驅動系統，達成抓握力的閉環控制。因此，李曉認為，邊緣 AI 方案將成為靈巧手感知系統未來發展的主流方向，這就要求更智能的信號鏈方案與之適配。?

在實現類人控制時，人形機器人的許多感知控制并非以集成式實現，而是在邊緣以分布式方式完成。芯海的技術核心在于 “ADC + MCU” 模數混合技術及 AI 算法，通過 “感知、計算、控制、連接、電源管理” 全鏈路整合，提供芯片、算法、應用方案及 AIoT 等一站式解決方案，助力目標應用構建從數據采集到決策執行的完整閉環，實現對物理世界的多維數字化映射。
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李曉特別說明，芯海 “ADC + MCU” 方案中的 MCU 并非普通 MCU，而是定制了諸多數字電路，針對目標場景進行了專門的邏輯控制設計。這種設計在推動邊緣 AI 發展的同時，能夠保持行業領先的低功耗特性。?

“未來，人形機器人的感知能力必將超越人類，整個人形機器人的 AI 能力也將迎來質的飛躍。但這種能力提升必須以低功耗為前提，使其擺脫線纜束縛。對于人形機器人或靈巧手應用而言，需要構建更多通道、更多維度且更低功耗的感知系統。” 李曉最后總結道。?