電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 目前,人形機(jī)器人對 IMU(慣性測量單元)芯片的需求主要集中在高實(shí)時(shí)性、高精度、小尺寸、低功耗等方向,尤其適用于姿態(tài)控制、平衡維持、導(dǎo)航定位與動作執(zhí)行等關(guān)鍵場景。
具體而言,IMU 是一種測量物體三軸角速度和加速度的設(shè)備,通常包含三個(gè)單軸加速度計(jì)和三個(gè)單軸陀螺儀,部分產(chǎn)品還集成了磁力計(jì)。早期機(jī)器人僅搭載 1~2 個(gè) IMU,而現(xiàn)代高端人形機(jī)器人(如特斯拉 Optimus)已采用 40 余個(gè) IMU,廣泛分布于關(guān)節(jié)、頭部、軀干、足部等關(guān)鍵部位。
當(dāng)前,人形機(jī)器人 IMU 市場仍以國際廠商為主導(dǎo)。以 9/10 軸 IMU 芯片為例,這類產(chǎn)品能提供更全面的運(yùn)動信息,在需確定物體三維空間方向的場景中優(yōu)勢顯著。
國際廠商的代表性產(chǎn)品
ADI 公司的 ADIS16448 是一款緊湊且精密的 10 自由度 IMU,具體參數(shù)如下:
·三軸數(shù)字陀螺儀:支持?jǐn)?shù)字范圍調(diào)整,可選設(shè)置為 ±250°/sec、±500°/sec、±1000°/sec,軸間對準(zhǔn)精度 < 0.05°;
·三軸數(shù)字加速度計(jì):最小測量范圍為 ±18 g;
·三軸數(shù)字磁力計(jì):最小測量范圍為 ±1.9 高斯;
·數(shù)字氣壓計(jì):測量范圍 10 mbar 至 1200 mbar,其中校準(zhǔn)壓力范圍為 300 mbar 至 1100 mbar。
因此,ADIS16448 iSensor 是一套完整的慣性系統(tǒng),每個(gè)傳感器均融合了業(yè)界領(lǐng)先的 iMEMS? 技術(shù)與信號調(diào)理技術(shù),可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的動態(tài)性能。工廠會對每個(gè)傳感器的靈敏度、偏置、對準(zhǔn)及線性加速度(陀螺儀偏置)特性進(jìn)行校準(zhǔn),并為各傳感器配備專屬動態(tài)補(bǔ)償公式,確保測量數(shù)據(jù)的精確性。
TDK 公司的 MPU9250 是一款高性能九軸運(yùn)動傳感器,集成陀螺儀、加速度計(jì)與磁力計(jì),能提供全面的姿態(tài)信息。目前,該芯片已廣泛應(yīng)用于移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、游戲控制器等消費(fèi)電子產(chǎn)品;在機(jī)器人技術(shù)、無人機(jī)及汽車電子系統(tǒng)領(lǐng)域,其高集成度與高性能也為運(yùn)動跟蹤、方向識別提供了關(guān)鍵解決方案。
另一款代表性產(chǎn)品是意法半導(dǎo)體的 LSM9DS1。該產(chǎn)品采用系統(tǒng)級封裝(SiP)技術(shù),集成 3D 數(shù)字線性加速度傳感器、3D 數(shù)字角速率傳感器與 3D 數(shù)字磁場傳感器,具體參數(shù)如下:
·線性加速度滿量程范圍:±2g、±4g、±8g、±16g;
·磁場滿量程范圍:±4 高斯、±8 高斯、±12 高斯、±16 高斯;
·角速率滿量程范圍:±245 度 / 秒(dps)、±500 度 / 秒(dps)、±2000 度 / 秒(dps)。
除上述高端產(chǎn)品外,ADI、TDK、博世(Bosch)、意法半導(dǎo)體及霍尼韋爾(Honeywell)等國際大廠的 6 軸 IMU,在人形機(jī)器人領(lǐng)域同樣擁有較高的市場認(rèn)可度。
國產(chǎn)廠商布局與產(chǎn)品
國內(nèi)傳感器廠商也在積極發(fā)力人形機(jī)器人 IMU 領(lǐng)域,涌現(xiàn)出多款具備競爭力的產(chǎn)品:
·芯動聯(lián)科:其六軸 IMU 芯片達(dá)到導(dǎo)航級精度,性能對標(biāo)國際大廠,已成功應(yīng)用于國產(chǎn)人形機(jī)器人的導(dǎo)航與姿態(tài)控制場景;
·矽睿科技:推出的六軸工業(yè)級 IMU 支持高精度姿態(tài)感知與動態(tài)平衡控制,目前已投入人形機(jī)器人領(lǐng)域使用;
·華依科技:通過定制化 IMU 模組與機(jī)器人廠商開展深度合作,相關(guān)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付,主要用于人形機(jī)器人的姿態(tài)監(jiān)測與平衡控制。
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