納芯微磁傳感器技術(shù)為人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制提供了關(guān)鍵解決方案，其高精度磁角度編碼器可精準(zhǔn)檢測(cè)關(guān)節(jié)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡，賦予機(jī)器人更靈敏的感知能力和更流暢的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。相關(guān)技術(shù)突破將推動(dòng)人形機(jī)器人在通用關(guān)節(jié)和執(zhí)行器等核心部件上的性能提升，為智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新動(dòng)能。

納芯微人形機(jī)器人領(lǐng)域的全面產(chǎn)品布局

隨著人形機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展和市場(chǎng)化進(jìn)程加速，其應(yīng)用場(chǎng)景正從工業(yè)領(lǐng)域向消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)拓展。納芯微憑借廣泛的產(chǎn)品線布局，在這一新興市場(chǎng)中占據(jù)了重要地位，其產(chǎn)品涵蓋MCU、傳感器（電流、電壓、溫度、位置）、柵極驅(qū)動(dòng)、緩沖器、電池管理，以及通信、功放、監(jiān)控和基準(zhǔn)等芯片解決方案，能夠?yàn)闄C(jī)器人系統(tǒng)提供完整的信號(hào)鏈支持。

納芯微技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理陳旭驊在2025CAIMRS AI+人形機(jī)器人研討會(huì)上介紹，從當(dāng)前主流人形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)來(lái)看，單臺(tái)設(shè)備平均需配備71個(gè)磁編碼器和90個(gè)電流傳感器，具體需求拆解如下：

機(jī)械臂（自由臂）：以七自由度機(jī)械臂為例，其7個(gè)關(guān)節(jié)每個(gè)關(guān)節(jié)的減速機(jī)前后均需1個(gè)編碼器，單臂需14個(gè)磁角度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行及末端位置檢測(cè)，雙臂合計(jì)28個(gè)。同時(shí)需配套14個(gè)驅(qū)動(dòng)器和28個(gè)電流傳感器。

腿部和腰部關(guān)節(jié)：按四自由度保守計(jì)算，各需16個(gè)磁編碼器；若包含腰部旋轉(zhuǎn)和彎腰動(dòng)作，則要額外增加4個(gè)磁編碼器，總計(jì)20個(gè)。部分高端設(shè)計(jì)采用六自由度方案，進(jìn)一步推升了傳感器需求。

膝關(guān)節(jié)：針對(duì)爆發(fā)力要求高的跑跳動(dòng)作，定制化膝關(guān)節(jié)動(dòng)力電機(jī)通常配備4個(gè)磁編碼器（每膝2個(gè)）。

靈巧手：目前國(guó)內(nèi)外方案差異較大，海外有些靈巧手能實(shí)現(xiàn)十六、二十二自由度。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)比較常見(jiàn)的是6個(gè)空心杯為主的結(jié)構(gòu)。拇指關(guān)節(jié)是一個(gè)二自由度結(jié)構(gòu)，需要3個(gè)角度編碼器（1個(gè)/空心杯電機(jī)+末端檢測(cè)）；四指關(guān)節(jié)基本上以4個(gè)空心杯電機(jī)為主，每指2關(guān)節(jié)配備2個(gè)末端位置檢測(cè)編碼器，總計(jì)12個(gè)。手腕類似腰部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，需額外的編碼器支持。

電池管理方面：主流200A電池組需配置2個(gè)高精度電流傳感器。視覺(jué)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案多樣，通常需2-4個(gè)磁編碼器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

納芯微高精度與高可靠性傳感方案

在角度傳感領(lǐng)域，編碼器技術(shù)經(jīng)歷了從電位器到光電、磁角度及電感式編碼器的演進(jìn)。目前，納芯微聚焦于磁角度編碼器和電感式編碼器的研發(fā)與量產(chǎn)，其中磁角度編碼器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域，而電感式編碼器則在汽車EPS（電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）、扭矩傳感等場(chǎng)景中展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。

納芯微磁角度編碼器采用非接觸式設(shè)計(jì)，具備高可靠性、抗震、抗污染等特性，尤其適合動(dòng)態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)光電編碼器對(duì)環(huán)境潔凈度要求高，而人形機(jī)器人的跌落、碰撞等動(dòng)作易導(dǎo)致其失效。相比之下，磁角度編碼器不僅適應(yīng)性強(qiáng)，還可實(shí)現(xiàn)17bit分辨率（精度達(dá)0.002°），且僅需單芯片+磁鐵的簡(jiǎn)潔方案即可完成高精度檢測(cè)，大幅降低系統(tǒng)復(fù)雜度。

納芯微的磁編碼器主要有三種不同的技術(shù)路線，可以覆蓋全場(chǎng)景需求。首先是低成本的霍爾式磁編碼器方案，適用于空心杯電機(jī)等對(duì)性價(jià)比敏感的場(chǎng)景。第二是AMR磁阻式編碼器，具有高靈敏度，分辨率可達(dá)21bit，主要用于工控市場(chǎng)和機(jī)器人中的伺服電機(jī)，以及配合機(jī)器人行星減速機(jī)的多顆協(xié)同控制方案。第三是新興的電感式編碼器方案，適合中空走線或大電流場(chǎng)景（避免磁場(chǎng)干擾），目前已進(jìn)入小批量階段，未來(lái)將拓展至人形機(jī)器人關(guān)節(jié)等應(yīng)用。

總之，納芯微通過(guò)多技術(shù)路徑布局，為不同精度、成本及環(huán)境要求的場(chǎng)景提供定制化解決方案，持續(xù)推動(dòng)編碼器技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

納芯微磁編碼器安裝方式詳解

磁編碼器的安裝方式主要分為在軸安裝和離軸安裝兩大類。在軸安裝是指電機(jī)軸、磁鐵軸心和芯片軸心三軸同心的安裝方式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度穩(wěn)定的特點(diǎn)。而離軸安裝則是當(dāng)前行業(yè)研究的熱點(diǎn)，特別適用于需要中空結(jié)構(gòu)的減速器應(yīng)用場(chǎng)景，為人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域提供了更為靈活的解決方案。針對(duì)這兩種安裝方式，納芯微開(kāi)發(fā)了不同的產(chǎn)品系列，以滿足多樣化需求。

目前納芯微有三款在軸安裝磁編碼器產(chǎn)品：MT6835（±0.02°）、MT6826S（±0.1°）和MT6701（±1.0°）。這三款產(chǎn)品的年出貨量已達(dá)到500-600萬(wàn)片，廣泛應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)領(lǐng)域。其中MT6701主要應(yīng)用于空心杯電機(jī)等對(duì)成本敏感的場(chǎng)景；MT6826S和MT6835基于磁阻技術(shù)，憑借更高精度被用于伺服電機(jī)和行星減速機(jī)的多顆協(xié)同控制方案。

關(guān)于安裝技術(shù)細(xì)節(jié)，在軸安裝又可分為徑向充磁和軸向充磁兩種方案。徑向充磁方案磁場(chǎng)發(fā)散較遠(yuǎn)，對(duì)安裝距離要求較低；軸向充磁方案磁力線更為集中，適合1mm以內(nèi)的精密安裝場(chǎng)景，是納芯微主推的方案。

離軸安裝是一種創(chuàng)新方案，針對(duì)機(jī)器人行業(yè)對(duì)中空結(jié)構(gòu)的需求，納芯微提供三種離軸解決方案。一是集成磁頭方案（MT6620），優(yōu)勢(shì)是集成度高，挑戰(zhàn)是對(duì)磁鐵的磁間距和安裝位置要求較高；二是低成本方案（MT6709QC），其特點(diǎn)是通過(guò)外接磁傳感器解碼，通過(guò)自校準(zhǔn)可將精度提升至±0.1°（勻速自校準(zhǔn)）或±0.2°（簡(jiǎn)潔校準(zhǔn)）。

第三種是電感式編碼器方案（MT6901），其創(chuàng)新性在于，采用電感技術(shù)解決了中空走線干擾問(wèn)題，能夠有效規(guī)避EMC等信號(hào)干擾。這種雙碼道游標(biāo)方案是當(dāng)前市場(chǎng)主流的絕對(duì)值編碼器，可廣泛應(yīng)用在機(jī)器人關(guān)節(jié)側(cè)。

為了滿足絕對(duì)位置的監(jiān)測(cè)需求，納芯微還推出了兩種創(chuàng)新方案——單碼道增量控制和M序列方案。單碼道增量控制采用單磁環(huán)設(shè)計(jì)，通過(guò)中間的回零信號(hào)實(shí)現(xiàn)位置識(shí)別。該方案采用增量控制方式，雖然存在上電時(shí)存在噪聲問(wèn)題，但在工業(yè)場(chǎng)景中仍有廣泛應(yīng)用。

M序列方案則更為先進(jìn)，融合光編理論創(chuàng)新而成。其工作原理是通過(guò)偽隨機(jī)序列精確定位外圈對(duì)極位置，結(jié)合增量控制實(shí)現(xiàn)360°絕對(duì)角度測(cè)量。具體流程為：上電時(shí)讀取內(nèi)碼道信號(hào)確定初始位置，然后通過(guò)增量方式進(jìn)行機(jī)械控制，由芯片內(nèi)部解析獲得絕對(duì)角度信息。

上述兩種方案各有特點(diǎn)：傳統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但存在噪聲；M序列方案精度更高但增加了復(fù)雜度。兩者均能有效滿足絕對(duì)位置監(jiān)測(cè)需求，可為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供靈活選擇。

為滿足不同精度需求，納芯微開(kāi)發(fā)了多種復(fù)合安裝方案。其中，基礎(chǔ)復(fù)合方案采用中間軸向充磁的在軸安裝，外圈采用4顆傳感器解碼，特點(diǎn)是平衡成本與性能。高精度復(fù)合方案增加了中間磁鐵屏蔽罩，能夠有效隔離外部磁場(chǎng)干擾，提升測(cè)量精度。

納芯微還在兩個(gè)方案基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了兩種全中空離軸方案。其外部磁環(huán)隨外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部磁環(huán)連接減速器電機(jī)端，采用8顆線性霍爾輸出信號(hào)至解碼芯片。通過(guò)增加磁屏蔽設(shè)計(jì)，其外圈精度可達(dá)0.2-0.3°，內(nèi)圈精度可達(dá)0.8-1°。該方案的可靠性已在行業(yè)實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證，完美解決了中空結(jié)構(gòu)下的高精度測(cè)量需求。

納芯微即將推出的MT6901電感式編碼器將成為人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的核心解決方案。該產(chǎn)品采用創(chuàng)新的三層電感技術(shù)，在定子兩側(cè)各配置一個(gè)轉(zhuǎn)子，通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)雙面信號(hào)采集，從根本上消除傳統(tǒng)方案單側(cè)感應(yīng)的局限性。

雖然三塊PCB的精密平衡存在技術(shù)挑戰(zhàn)，但這一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)環(huán)套外環(huán)的感應(yīng)方案，能夠顯著提升測(cè)量精度，完美解決中空走線的EMC干擾問(wèn)題，特別適合需要高可靠性的機(jī)器人關(guān)節(jié)應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)升級(jí)。

納芯微將持續(xù)拓展智能化邊界

納芯微通過(guò)持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，建立了完整的磁編碼器解決方案體系，從傳統(tǒng)在軸安裝到創(chuàng)新離軸方案，從單一測(cè)量到復(fù)合安裝，為工業(yè)自動(dòng)化、人形機(jī)器人等領(lǐng)域提供了多樣化的選擇。特別是正在開(kāi)發(fā)的MT6901電感式編碼器，有望解決行業(yè)長(zhǎng)期存在的中空走線的干擾難題，推動(dòng)磁編碼器技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

納芯微的傳感器產(chǎn)品已成功導(dǎo)入多家客戶的人形機(jī)器人項(xiàng)目，在空心杯電機(jī)和通用關(guān)節(jié)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了批量出貨。與此同時(shí)，在四足機(jī)器人市場(chǎng)也取得了突破，多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入量產(chǎn)階段。作為國(guó)產(chǎn)傳感器供應(yīng)商，納芯微將持續(xù)為機(jī)器人行業(yè)提供高可靠性解決方案，助力國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人把握市場(chǎng)機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

納芯微電子（簡(jiǎn)稱納芯微，科創(chuàng)板股票代碼688052）是高性能高可靠性模擬及混合信號(hào)芯片公司。自2013年成立以來(lái)，公司聚焦傳感器、信號(hào)鏈、電源管理三大方向，為汽車、工業(yè)、信息通訊及消費(fèi)電子等領(lǐng)域提供豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品及解決方案。

納芯微以『“感知”“驅(qū)動(dòng)”未來(lái)，共建綠色、智能、互聯(lián)互通的“芯”世界』為使命，致力于為數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的連接提供芯片級(jí)解決方案。