目前，機器人正在多個領(lǐng)域經(jīng)歷著顯著而迅速的擴張。過去，工業(yè)自動化一直是機器人產(chǎn)業(yè)的支柱，制造業(yè)和分銷業(yè)在早期的應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位，這些行業(yè)在該領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展中仍發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

然而，隨著機器人技術(shù)進一步深入到我們的家庭、醫(yī)院和公共場所，人們對這些機器的期望也在發(fā)生巨大變化。如今，僅有精確可重復(fù)性已遠遠不夠——今天的機器人必須具備更強的智能與感知能力，能夠與人類及其環(huán)境進行更自然的互動。

這種從傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用向更廣泛應(yīng)用場景的轉(zhuǎn)變，是機器人行業(yè)當前發(fā)展的縮影。工程師們正不斷致力于開發(fā)更具直接性以及安全性的機器人，適用在家庭和商業(yè)服務(wù)場景。這也意味著機器人設(shè)計復(fù)雜度的飛躍。

廣泛的機器人類型

不斷演化的機器人領(lǐng)域涵蓋了各種類型的機器人，每種類型都是針對特定應(yīng)用而設(shè)計——有些類型已成熟，另外一些正在快速崛起。

1工業(yè)機器人：廣泛應(yīng)用于制造流程，如焊接、噴漆、復(fù)雜裝配和物料搬運。例如裝配線上的多關(guān)節(jié)機械臂或用于分揀的龍門機器人。

2服務(wù)型機器人：應(yīng)用于從家庭到專業(yè)環(huán)境的各種場景，執(zhí)行如清潔、倉儲、遠程醫(yī)療和農(nóng)業(yè)自動化等服務(wù)。

3類人機器人：仿照人類外形和功能設(shè)計，適用于需要與人類工具交互或客戶服務(wù)的場景。

4可穿戴機器人：如動力外骨骼，用于增強人體功能——在工業(yè)環(huán)境中協(xié)助搬運，或為行動不便者提供移動支持。

這些機器人平臺還展現(xiàn)了廣泛的交互模式，從設(shè)計用于安全地與人類并肩工作的協(xié)作機器人(cobots)到與其他機器協(xié)同工作的協(xié)作系統(tǒng)。它們的移動性可以是固定的或動態(tài)的，這取決于任務(wù)要求，如在物流或農(nóng)業(yè)中需要室內(nèi)外復(fù)雜導(dǎo)航的情形。

機遇與挑戰(zhàn)并存的領(lǐng)域

盡管機器人行業(yè)取得了迅速發(fā)展，但要打造真正智能、適應(yīng)性強的機器人系統(tǒng)，工程師仍需應(yīng)對眾多關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

① 滿足市場需求的可擴展性

隨著機器人平臺從研發(fā)轉(zhuǎn)向廣泛部署，可擴展性成為一個關(guān)鍵問題。許多傳感器或驅(qū)動技術(shù)在受控測試環(huán)境中表現(xiàn)出色，但在實際應(yīng)用中常因環(huán)境變化而表現(xiàn)不佳。多領(lǐng)域擴張對可擴展設(shè)計提出更高要求，包括裝配便捷性、集成性與長期可靠性。對于負責將高性能設(shè)計推向市場的工程師來說，在組件質(zhì)量、系統(tǒng)穩(wěn)健性和經(jīng)濟可行性之間取得平衡仍然是該領(lǐng)域最持久和緊迫的挑戰(zhàn)之一。

② 無縫系統(tǒng)集成

阻礙機器人規(guī)?；l(fā)展的另一個瓶頸在于集成復(fù)雜性。機器人系統(tǒng)需協(xié)調(diào)觸覺、位置、熱量、電流等多種傳感協(xié)同工作。然而，專有接口、過大的IC封裝和文檔缺失都可能構(gòu)成重大障礙。除了硬件，軟件的可配置性與技術(shù)支持也起著至關(guān)重要的作用——若缺乏代碼、設(shè)計工具或經(jīng)過驗證的應(yīng)用示例，工作進度就會被拖慢。將這些不同的數(shù)據(jù)流融合到一個統(tǒng)一的感官模型中，不僅需要復(fù)雜的控制算法，也需具備良好集成性的硬件平臺。

③ 在現(xiàn)實環(huán)境中保障傳感器的可靠性與性能

如今的機器人必須經(jīng)常承受動態(tài)、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的嚴酷考驗，比如灰塵、濕氣、極端溫度和機械沖擊等等。因此，傳感器技術(shù)不僅必須在理想條件下實現(xiàn)高性能，還必須在各種實際應(yīng)用中保持一致的可靠性和耐用性，確保它們能夠為長期安全有效的運行提供必要的反饋。要創(chuàng)建能夠?qū)崿F(xiàn)真正類人交互的機器人，需要將先進的感知和驅(qū)動解決方案進行復(fù)雜融合，從而提供安全、高效和自然運行所需的精細操作和固有可靠性。

Tactaxis 賦予機器人真實“觸覺”

在人機交互中，真正的觸覺感知長期以來一直是缺失的一環(huán)，但邁來芯的 Tactaxis 技術(shù)提供了一種可在工業(yè)上擴展的真正三維“觸覺”解決方案。

每個Tactaxis“觸覺像素”由一個封裝在柔性彈性體層中的微型磁鐵組成，并置于 Triaxis 3D 磁傳感IC之上。當對傳感器表面施加壓力或剪切力時，由此產(chǎn)生的變形會改變磁場，IC 將其轉(zhuǎn)換為精確的力矢量。這種獨特的架構(gòu)實現(xiàn)了 30 mN 的分辨率，同時能可靠地測量高達 5 N 的法向力和高達 2 N 的剪切力，瞬態(tài)過載能力為 15 N。每個 Tactaxis 觸覺像素僅占 6 × 6 × 4.4 mm 的空間，出廠時已校準，便于系統(tǒng)集成。

Tactaxis 觸覺像素設(shè)計用于連接成陣列，可貼合機器人夾具、多指手，甚至類人機器人的表面，從而實現(xiàn)連續(xù)的觸覺皮膚，實時提供分布式力圖。

在實際應(yīng)用中，配備 Tactaxis 的機器人可以根據(jù)接收到的觸覺反饋執(zhí)行自適應(yīng)抓取，動態(tài)調(diào)整抓取力度、接觸位置和運動軌跡。這使得機器人能夠安全處理玻璃器皿、電子產(chǎn)品或食品等易碎物品，同時還能檢測人體接觸以確保安全協(xié)作。醫(yī)療機器人應(yīng)用也同樣受益——康復(fù)外骨骼可以更好地監(jiān)測患者與機器之間的交互力，輔助機器人則可以區(qū)分工具和人體肢體，避免意外傷害。

Arcminaxis 精準的運動傳感，性能卓越

運動反饋是關(guān)節(jié)系統(tǒng)的基石，然而傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器存在易損性、校準難度大及成本高昂等弊端。邁來芯的 Arcminaxis 憑借創(chuàng)新的游標式磁鐵設(shè)計，并結(jié)合邁來芯值得信賴且經(jīng)過驗證的 Triaxis 霍爾效應(yīng)技術(shù)所打造的 Arcminaxis IC，成功克服了上述挑戰(zhàn)。

同心主磁道和游標磁道產(chǎn)生差分磁場，集成電路(IC)將其解碼為 360° 全范圍內(nèi)的 18 位角位置，重復(fù)精度優(yōu)于 0.01°。Arcminaxis 補償有助于進一步最大限度地減少由機械錯位(例如偏心)和殘余磁干擾引起的諧波失真，內(nèi)置查找表(LUT)亦可補償磁體缺陷引起的非線性。

Arcminaxis 不僅能夠提供高性能的角度反饋，而且簡化了機械集成。該產(chǎn)品允許磁鐵與傳感器之間存在 ±0.5 mm 的公差，并允許在 1.5 mm 的氣隙下運行，以適應(yīng)更寬松的裝配公差。同時，其小巧的 TSSOP-16 封裝使得 IC 能夠輕松安裝在關(guān)節(jié)殼體內(nèi)。片上 SPI 接口的工作頻率高達 6 MHz，支持精確采集角度位置、速度和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并支持錯誤檢測和現(xiàn)場校準。

對于致力于機器人設(shè)計、組裝及可擴展性的工程師而言，Arcminaxis 所固有的靈活性顯著降低了機械復(fù)雜性。與傳統(tǒng)的高性能光學(xué)傳感器相比，這種簡化使得生產(chǎn)流程更為精簡，長期可靠性得以提升，并提供更具成本效益的解決方案，同時不影響系統(tǒng)性能。

以廣泛的機器人產(chǎn)品矩陣推動創(chuàng)新

邁來芯的機器人產(chǎn)品組合不僅限于 Tactaxis 和 Arcminaxis 在觸覺和運動傳感領(lǐng)域的專業(yè)突破，更提供多樣化的解決方案，助力工程師開發(fā)現(xiàn)代化、以人為本的機器。從 Triaxis 和電感式位置傳感器，到高精度電流和溫度傳感器，邁來芯提供一系列旨在推動機器人行業(yè)發(fā)展并拓展新市場的解決方案。

關(guān)鍵支持性軟硬件技術(shù)的融合，預(yù)示著機器人能力與機遇的新紀元。邁來芯已做好充分準備，以支持處于此次轉(zhuǎn)型前沿的企業(yè)。我們提供以工程師為導(dǎo)向的傳感解決方案，這些方案兼具卓越性能與可制造性，并輔以軟件開發(fā)套件、評估板及應(yīng)用筆記，旨在加速原型設(shè)計并簡化最終集成過程。