電子發燒友網報道（文/吳子鵬） 在機器人領域，靈巧手被眾多業者定義為“皇冠上的明珠”。近年來，靈巧手在自由度、驅動方式及傳感器集成方面取得顯著進展。MPS模擬產品線總監瞿松表示，2024年之前，靈巧手方案基本為6個自由度，如今大部分方案已達到15個自由度以上，最高可至21個。如何在手掌大小的空間內裝入15個乃至20+個電機，對整個行業而言都是巨大挑戰。

在MPS人形機器人解決方案發布會上，該公司除介紹一系列可用于人形機器人的IC方案外，還展示了驅控一體式電機，尤其重點呈現了面向靈巧手應用的空心杯一體式電機方案。

8～16mm直徑高度集成空心杯一體式電機

相關統計數據顯示，2024年全球靈巧手市場規模約為76萬只/17億美元，預計2030年將達到141萬只/30億美元，年復合增長率為14.5%。從產業鏈結構來看，機器人靈巧手行業上游為零部件供應環節，涵蓋空心杯電機、減速器、傳感器、控制器、光學編碼器、絲杠、腱繩等；中游為機器人靈巧手生產制造環節，產品包括電機驅動式、氣壓驅動式、液壓驅動式、形狀記憶合金驅動式等多種類型的機器人多指靈巧手；下游應用場景聚焦于機器人領域，廣泛服務于航空航天、醫療、智能制造、家政等行業。

作為人形機器人的核心部件，靈巧手的自由度、操作精度及價值占比正持續提升。根據MPS分享的數據，若人形機器人采用12個自由度的靈巧手，其方案將包含12個空心杯電機、12個行星減速器、12個6D力矩傳感器及12個編碼器，該套方案在人形機器人整體方案中的成本占比約為17.2%。隨著自由度的提升，這一占比將進一步攀升，設計難度也隨之陡增。

要實現類似人類手部關節的高度靈活性與多功能性，需設計復雜精巧的結構。例如，靈巧手每增加一個關節自由度，就需額外配備驅動單元、傳動機構及支撐結構，而人類手掌與手指的空間極為狹小，在此背景下，空心杯電機已成為主流選擇。同時，多個驅動單元同步動作時，需解決“力矩分配、動作同步性”問題——以抓握球形物體為例，指尖需同步貼合球面，若某一驅動出現響應延遲，易導致物體滑落或局部受力過大。

為破解靈巧手的設計難題，MPS在EZmotion端到端方案中，專門研發了8～16mm直徑的空心杯電機一體化設計方案。其中，MMS1RH系列產品集成了伺服驅動器、位置編碼器、永磁同步電機，SPI時鐘頻率8MHz，不僅能實現更簡潔、安全的高精度控制，還可顯著減少零部件數量及裝配成本，提升整體方案的經濟性與性價比。

MMS1RH系列產品可獨立實現轉矩閉環控制，在配套的C語言EasyFOC庫支持下，可運行于速度控制或位置控制模式。EasyFOC庫通過SPI接口讀取電機的角度、電流、電壓反饋數據，根據客戶設定的控制模式計算對應指令并發送至MMS1RH，從而實現位置或速度閉環控制；其中，對實時性要求較高的FOC電流環控制部分，直接在MMS1RH內部完成。

此外，為進一步完善靈巧手驅動解決方案，MPS還推出了電機驅動板MMP1RH。該器件具備FOC控制功能，集成角度傳感器，尺寸超小（直徑9mm、厚度6.5mm），輸入電壓范圍為5V～18V，最大相電流2A，支持最高轉速60000rpm，配備RS485接口，具備UVLO（欠壓鎖定）、OCP（過流保護）功能，可編程開關頻率高達80kHz，角度傳感器分辨率為14bit，電流采樣ADC分辨率為10bit。

MPS人形機器人整體解決方案

上述靈巧手方案是MPS人形機器人整體方案的重要組成部分。瞿松同時指出，當前靈巧手的應用已遠超人形機器人范疇，擁有廣闊市場空間。為賦能人形機器人及靈巧手研發設計，MPS推出了一系列核心元器件方案。

在電機驅動領域，MPS針對性推出了面向三相無刷直流電機的MP(Q)6547A和MP6543兩款產品。其中，MP(Q)6547A具備寬電壓范圍優勢，工作電壓覆蓋4V至32V；驅動能力方面，其內部集成3個半橋驅動器及6個低內阻MOSFET（高邊MOSFET內阻60mΩ，低邊MOSFET內阻50mΩ），連續輸出電流可達3A，峰值電流達6A。封裝采用QFN-18（3mm×4mm），配備可潤濕側翼，在提升散熱性能的同時有效減小PCB占板面積。

MP6543的工作電壓范圍為3V至12V，內部同樣集成3路半橋驅動器，每路MOSFET內阻110mΩ。控制便利性上，該產品支持PWM與ENBL輸入、霍爾信號輸入，內置3.3V/100mA LDO調節器，支持內部充電泵100%占空比工作，具備自動同步整流功能；為便于目標電流檢測，還集成了雙向電流檢測放大器。封裝采用QFN-24，大幅節省PCB空間。

傳感器方案方面，瞿松重點介紹了基于磁阻效應的TMR傳感器MA600A。相較于傳統霍爾傳感器，MA600A具備更高帶寬、更高精度及更低非線性誤差（INL），非常適配機器人應用場景。性能參數上，其工作電壓為3V至3.6V，通信接口支持SPI、ABZ、PWM、UVW及SSI，適配多種通信協議；支持菊花鏈配置，靈活性更高，且通過AEC-Q100認證，安全可靠性優異。體積控制上，MA600A采用QFN-16封裝，直徑僅3mm，可輕松裝配于靈巧手各關鍵位置；同時支持同軸或離軸安裝，能適配不同機器人的機械結構差異。

這些性能領先的元器件，共同構成了MPS EZmotion端到端方案的核心基礎。瞿松表示：“對于MPS而言，我們致力于確保在機器人所有關鍵部件領域，都能提供成熟的解決方案，憑借MPS獨特的技術優勢，助力方案商打造高功率密度、高效率、小體積的人形機器人方案。”