人形機器人

全方位的系統層級解決方案,助您打造未來的機器人

利用我們的系統層級解決方案,設計更安全、更智慧且更精巧的人形機器人。在機器人設計中運用我們先進的氮化鎵 (GaN)、閘極驅動器和精密感測裝置,您即可在不同產業間推動進步,進而提升生產力、強化安全並改善日常生活,同時還可滿足您的成本與性能需求。

選擇人形機器人應用

探索我們適用於人形機器人應用的設計資源。從包含子系統產品推薦的互動式參考圖,到技術白皮書與熱門部落格文章,您可以在此找到相關資源,加速設計流程。

透過與右側圖表互動,探索我們的人形機器人應用。

導航與感測

人形機器人的導航和感測涉及從許多感測器即時收集資料,以感知環境中的各種元素。人形機器人透過演算法處理感測器輸入,以進行障礙物偵測、路徑規劃與精準移動,從而實現在複雜環境中自主導航。

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位置感測器

人形機器人要實現位置感測,需要高性能的光學、磁性與電感感測。這些設計需要小尺寸、低功耗的半導體解決方案,以配合可在廣泛工業溫度範圍內運作的精巧編碼器,還需要具備電磁相容性抗擾介面,以提供可靠的位置感測。

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電池管理系統

我們的積體電路與參考設計可協助您打造人形機器人電池管理系統 (BMS),以用於電池組監控、保護、電池芯平衡與計量。

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系統控制器

人形機器人中的系統控制器就像機器人的大腦一樣,負責處理感測器資料以感知環境、做出決策和控制動作。它管理的任務包括行走、物件操控以及與人類互動。

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音訊

音訊對人形機器人而言至關重要。在嘈雜且不可預測的環境中運作,需要具備即時聆聽與回應的能力 —— 這需要從麥克風彙總(類比與數位)到高效率 D 類放大器的完整訊號鏈,才能在保持電池壽命的同時最大化輸出功率。

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單軸與多軸伺服驅動器

我們的積體電路與參考設計可協助您為人形機器人打造精巧、高效率且受到完整保護的功率級模組。我們的類比與嵌入式處理器可提升馬達控制性能,並超越 IEC 隔離與電磁相容性要求。

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導航與感測
位置感測器
電池管理系統
系統控制器
音訊
單軸與多軸伺服驅動器

為何要為人形機器人系統選用 TI?

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打造具智慧、安全且精巧的機器人馬達驅動器

TI GaN 裝置與閘極驅動器可讓您打造小巧、有效率且安全的伺服驅動。高精密度電流感測和編碼器可實現更精確的馬達控制。 

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發展智慧感測、感知與導航

我們的處理器系列可針對感知、感測器融合與導航提供高性能邊緣 AI 運算。我們的 TI 毫米波雷達產品組合可為人形機器人實現高準確度感測。

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符合功能安全要求

利用我們類比與嵌入式積體電路的晶片安全功能,以更低的系統層級成本達到 IEC 61508、ISO 13849 和 ISO 26262 等安全標準。

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以完整音訊解決方案實現清晰的通訊

我們的音訊產品組合透過精巧、焊盤朝下的高效率統包式解決方案,實現電路板空間與 BOM 成本最佳化,並延長電池運作時間。

設計更安全、更智慧的人形機器人

打造精巧、有效率且受到完整保護的伺服驅動功率級模組

人形機器人需仰賴大量馬達,而每個馬達都必須在小巧空間中提供高功率密度和精確控制。相較於金屬氧化半導體場效電晶體替代方案,GaN 技術可藉由整合式驅動器,將功率級尺寸縮減 50% 以上。GaN 具備超低切換損耗,可在數百 kHz 範圍內實現高頻脈衝寬度調變控制。其可在沒有過多熱量的情況下維持效率,因此有助於解決人形機器人系統複雜的高性能要求。

下載
Application brief
Gate Driver Design Requirements for Humanoid Robot Motor Drives (Rev. A)
TI 擁有廣泛的積體電路產品組合,可協助客戶實現各種設計規格,打造能夠迅速對環境做出反應的機器人。
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Application brief
Precision Current Sensing in Humanoid Robots
TI 精選的功能性隔離式電流感測調變器,可在精巧外型尺寸中實現最高等級的精密度,並在 PWM 週期中提供高 CMTI 和連續感測,無需空白時間。 
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Technical article
先進電流與電壓感測如何實現超精密機器人技術
DRV7308 等 GaN 式 IPM 的進步,可望持續協助提升電器和 HVAC 系統中的馬達驅動功率密度、電力輸送和效率,同時節省系統成本並提升可靠性。
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Featured products for 功率級
新產品 DRV7167 預覽 100V 70A 半橋 GaN 馬達驅動器功率級
AMC0106M05 現行 適用電流感測的 ±50mV 輸入功能隔離 ΔΣ 調變器
DRV8350 現行 102V 最大三相智慧型閘極驅動器

快速實現流暢、準確的運動

人形機器人需要持續即時測量馬達電流、電壓與位置,以實現準確的移動與速度。我們的 C2000™ 微控制器和 Sitara™ 處理器可提供高性能的即時控制,確保您的機器人能以精確、穩定且安全的方式運作。這些處理器專為將通訊和處理延遲降至最低而設計,可提供同級最佳的動作控制、週期時間和路徑準確度,滿足現代人形機器人系統日益增長的性能需求。

影片
分散式多軸馬達控制
利用我們的分散式多軸伺服驅動架構,讓即時控制更貼近實際動作。
Technical article
What is “real-time control” and why do you need it?
即時控制是閉合迴路系統在定義時段內收集資料、處理資料和更新系統的能力。如果系統錯過了定義的時段,則穩定性、精密度和效率都會下降。
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Technical article
How to achieve precise motion control in industrial drives
對精確的運動控制而言,工業驅動的許多層面都十分重要,這包括即時控制設計的所有三個基礎子系統:感測、處理及致動。
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Featured products for 馬達控制
AM2612 現行 基於 Arm® Cortex®-R5F 的 500MHz 雙核心 MCU,具備即時控制、安全與保全功能
TMS320F28P650DK 現行 C2000 ™ 32 位元 MCU、2x C28x +CLA CPU、鎖階、1.28-MB 快閃記憶體、16-b ADC、HRPWM、EtherCAT、CAN-FD、AES

透過即時通訊,享有精確、安全的運動

為了讓人形機器人實現精確且安全的動作,標準或單對乙太網路 (SPE) 等即時通訊介面是在系統間及時交換資料的關鍵要素。我們最新的實體層 (PHY) 結合高性能即時 MCU 後,可支援速度高達 GB 的各種工業通訊協定,同時協助降低進階機器人設計中的纜線重量、複雜性和故障點。

Application note
How and Why to Use Single Twisted-Pair Ethernet (SPE) for Industrial Robotics Environments (Rev. A)
本文探討 SPE (Base-T1) 對機器人應用的優勢,以及使用精巧、有效率、可靠且低雜訊的通訊介面設計機器人系統時,會面臨的主要挑戰。
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Application note
EMC/EMI Compliant Design for Single Pair Ethernet
此應用說明提供電路圖和佈局實務的指南,以協助通過電磁干擾和電磁相容性測試,內容著重於電源供應和時脈機制。
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Featured products for 通訊
DP83TC813S-Q1 現行 車用低功耗、小型元件封裝 100BASE-T1 乙太網路 PHY (SGMII)
DP83826E 現行 具有 MII 介面與強化模式的低延遲 10/100-Mbps PHY
TCAN1042-Q1 現行 具有靈活資料速率的汽車故障保護 CAN 收發器

提升機器人的性能與速度,且無須犧牲回應安全威脅的時間

利用我們的高準確度 mmWave 感測器產品組合,實現密切的人形機器人協作。我們的 mmWave 雷達感測器可透過 360 度視野協助進行精確的資料收集,助您將設計的精密度提升至最高。我們的雷達技術也已通過 Technischer Überwachungsverein (TÜV SÜD) 的安全完整性第 2 級預先認證,可協助進行安全設計週期,並能夠履行國際電工委員會 (IEC) 61496-5 雷達保護裝置標準的要求。

參考設計
適用於 LiDAR 的納秒雷射驅動器參考設計
此光距及測距 (LiDAR) 參考設計展現了 LMG1020 和 LMG1025-Q1 低壓側閘極驅動器,適合窄脈衝應用。 
影片
網路研討會:機器人感測
了解 mmWave、超音波和光學感測器等各種感測器,如何促進協作機器人與人類共同合作、共存與共事,以及感測器如何讓自動導引車輛能偵測和避開物體。
影片
TI mmWave 專家探討功能安全
本影片探討 TI 雷達感測器提供的功能與資源,讓您輕鬆進行功能安全開發,進而滿足您的終端應用需求。
Featured products for 安全感測器技術
IWR6843 現行 具有整合處理功能的單晶片 60GHz 至 64GHz 智慧型 mmWave 感測器
TDA4VM 現行 具備雙核心 Arm® Cortex®-A72、8 TOPS AI 效能、C7xDSP 與 GPU 的 SoC,用於視覺感知與分析

簡化您的功能安全系統認證

運用我們的 TI 功能安全相容感測器與處理器,滿足 IEC 61508 等功能安全標準的嚴格要求。我們提供功能安全認證工程師;功能安全失效率與故障模式、影響和診斷分析等可用文件和資源;以及安全認證和軟體診斷程式庫,以協助簡化認證程序。

下載
White paper
Optimizing functional safety for industrial robots
本白皮書說明工業機器人處理器的功能安全,並探索可實現功能安全的部分選項。
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Functional safety information
Design Smaller Safe Torque Off (STO) Systems Using 3-Phase Smart Gate Drivers
了解我們以 TI 功能安全品質管理裝置形式推出的三相位智慧型閘極驅動器,助您因應下一個安全扭矩關閉系統設計。
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影片系列
TI 的功能安全
運用我們的類比與嵌入式處理產品優勢來滿足 ISO 13849 與 IEC 61508 等功能安全標準的嚴格要求。在我們專家的協助下,簡化您的功能安全系統認證。

從錄音路徑到播放:完整的 TI 音訊堆疊

在機器人音訊路徑的每個階段提供清晰,有效率且可靠的聲音。我們的音訊放大器與轉換器提供高功率輸出,同時將產生熱能和功耗降到最低。 

我們的裝置與智慧功能相結合,可讓您打造真實的音訊體驗。語音活動偵測可降低功耗,喇叭保護可確保安全運作並延長喇叭壽命,而即時負載診斷則可偵測音訊播放期間的故障,以協助防止損壞。

Application note
How to use the Voice Activity Detection in the TAx511x and TAx521x
語音活動偵測演算法是一種語音觸發的系統喚醒機制。此功能使裝置或系統可以處於睡眠模式,在無語音活動時消耗最低功耗。 
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Application note
SmartPA Speaker Protection Algorithm
占位符
PDF
Featured products for 完整音訊解決方案
TAS6511-Q1 現行 具有電流感測功能的車用 50W、2MHz、單通道數位輸入 D 類音訊放大器
PCMD3180 現行 八通道脈衝密度調變輸入至 TDM 或 I²S 輸出轉換器
TAS5825P 現行 4.5V 至 26.4V H 類控制數位輸入 D 類音訊放大器,具有超低閒置和卓越效率

設計與開發資源

參考設計
具有工業通訊參考設計的 48V 1kW 機器人關節馬達控制

此參考設計採用 TI Sitara™ MCU- AM261x 裝置處理工業乙太網路連線馬達驅動。此設計使用直徑 70mm 的印刷電路板 (PCB) 以驅動人形機器人關節(48V,1kW Eyoubot 馬達)。此設計展示了精巧的外形和簡化的整合平台。此平台包括一個使用三個 DRV7167 半橋 GaN 馬達驅動功率級的高功率密度區段、一個使用 AM2612 500MHz R5F 核心 MCU 和 AMC0106 功能隔離的 ΔΣ 調變器的準確即時控制級,以及透過工業乙太網路運作的高頻寬通訊。

參考設計
採用單一 MCU,適用於人形機器人手持參考設計的集中式六軸馬達控制

此參考設計採用單一 TI C2000™ F28P65 微控制器,適用於具備六軸控制的工業乙太網路馬達驅動。此設計使用面積小於 42cm2 的印刷電路板 (PCB) 來驅動 6 自由度 (DoF) 的人型機器手。此設計展示了精巧的外形和整合式平台。此整合式平台採用六個 DRV8376 三相位馬達驅動器,具備整合式電流感測功能,並以 FET 作為功率級。此平台包含即時馬達控制與工業乙太網路通訊,使用配備兩個 32 位元 C28x 數位訊號處理器 (DSP) 中央處理單元 (CPU) 與一個控制律加速器 (CLA) CPU 的 F28P65 裝置,皆以 200MHz 執行。

參考設計
用於提升機器人感知安全性的 mmWave 雷達感測參考設計

此參考設計採用安全級毫米波 (mmWave) 雷達感測器 (IWR6843AOP) 與安全級電源管理積體電路 (PMIC) (LP87745),可實現機器人與工業自動化應用中的安全感知功能。此設計支援 Q&A 看門狗通訊、電平或 PWM 錯誤信號監測 (ESM)、安全診斷及雷達重置功能,適用於自主移動機器人 (AMR)、自動導引車 (AGV)、人形機器人、工業機器人與協作型機器人。

與人形機器人相關的參考設計

使用我們的參考設計選擇工具,找出最適合您的應用和參數設計。

Apollo 這樣的人形機器人可以透過補充和支援工作人員來解決現今的現代勞動力面臨的許多挑戰,而 TI 則在不斷開發所需的支援技術。 
– Errol Leon | 德州儀器, 機器人系統與行銷

技術資源

資源
資源
人形機器人 & 行動機器人工程師指南
隨著設計越來越複雜,TI 運用先進半導體和系統級專業知識,協助工程師更快速地打造出新一代機器人。探索重要設計見解,立即著手開發。
Application brief
Application brief
Integrating IWR6243 mmwave Radar with NVIDIA Holoscan
在工業機器人環境中使用單一雙絞線乙太網路的方法與原因
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資源
資源
機器人軟體開發套件
機器人軟體開發套件提供適用於 Jacinto™ 處理器的軟體開發環境,並且具備可用以開發機器人軟體的軟體建構區塊和範例示範。