2023年特斯拉AI日，Optimus用驚世駭俗的“后空翻”動作，宣告人形機器人第一次實現了從“笨拙行走”到“動態平衡”的歷史性跨越。而最近的技術突破和生產成本的進一步下降，更使得人形機器人的大規模生產和應用逐漸成為現實。
根據行業預測，2035年人形機器人市場規模將達1.75萬億美元，出貨量在2030年達1500萬臺。對希望進入人形機器人市場的投資者來說，他們可以在供應鏈的各個環節找到機會，特別是機器人制造、AI芯片制造、傳感器開發、相關部件和材料供應等方面。云基礎設施和數據管理軟件提供商也有望從數據生成量的增長中獲益。
作為行業的重要參與者，ADI對這一變革有著獨到且全面的見解。憑借不斷增強的數字、軟件和算法能力，并結合先進的模擬產品組合，ADI正在幫助人形機器人客戶應對來自靈巧手、電機驅動與控制、通信連接、智能傳感等領域中最嚴峻的挑戰。
靈巧手的精密控制進化之路
根據Statista的預測數據，全球機器人靈巧手市場規模將由2021年的11.6億美元增長至2030年的30.35億美元，2022-2030年間年復合增長率(CAGR)為10.9%。同時，全球機器人靈巧手市場容量將由2021年的50.75萬只增長到2030年的141.21萬只，2022-2030年間CAGR為11.7%。
靈巧手的技術突破是實現復雜操作的關鍵——它不僅需要模仿人類手部的20+自由度靈活運動，更要在0.1毫米級精度下完成抓取、捏取、扭轉等精細動作。為此，ADI在該領域提供了從磁編碼器到算法集成的全鏈路優化解決方案。
精準感知：磁編碼器破解關節定位難題
單芯片角度和多圈編碼器位置傳感器ADMT4000可以指示電機旋轉圈數，顯示電機角度數據，量程為360度。其后端配置激光傳感器用于動態距離測量，感應區域可以實時顯示與被測物體的距離變化。這款產品最大特性是能在掉電狀態下保持位置信息，如系統記錄當前位置為28.75圈，斷電手動旋轉后重新上電，圈數變化仍可準確讀取。ADMT4000集成角度檢測與無源多圈記憶功能，最高支持46圈，0°至16,560°角度記錄，精度達±0.25°。
ADI中國區工業市場總監蔡振宇表示，在傳統機器人關節設計中，很多方案在斷電后需重新判斷手臂位置才能重啟，而ADI方案能讓主控單元在斷電時記憶位置信號，電機重啟后手臂直接從靜止位置復位。此外，產品內部兩個磁傳感器，轉圈傳感器和角度傳感器呈90度傾斜正交排列，利用電機旋轉產生的磁場觸發寄存器寫入動作，大大提高了精度。
無線傳輸，解決手部關節布線復雜問題
針對手部關節布線復雜問題，ADI開發了完整的毫米波(mmWave)無線連接解決方案ADMV9611/ADMV9621，采用小型印刷電路組件(PCA)形式，可在2-3毫米距離內實現100Mbps速率傳輸，替代傳統各類控制線，使手部重量大大減輕。搭配使用ADMV9611與ADMV9621，可以搭建完整的全雙工60GHz數據鏈路，能夠在免許可的60GHz工業、科學和醫療(ISM)頻段中實現高速數據傳輸。
未來，該技術將支持“快速換爪”功能——物流機器人可在短時間內切換抓取快遞的“夾爪”與搬運零件的“吸盤”，通過無線信號同步控制參數，提升效率。
集成FOC算法的電機控制方案
隨著設備電機數量激增，傳統集中式控制方案因算力負荷大、系統復雜等問題亟待突破。ADI的核心策略是將先進控制算法，如FOC磁場定向控制集成至硬件芯片，通過固化硬件架構大幅降低主控制器負擔。以面向靈巧手應用推出的最新電機驅動芯片為例，該款專為高精度多關節協同控制設計的高性能電機驅動芯片，聚焦多軸協同、高精度、低功耗，內置FOC磁場定向控制，支持6-8通道同步驅動、256細分微步控制、StealthChop2靜音、CoolStep 動態電流調節等多個技術。
模塊化集成：即插即用加速場景落地
通過“傳感器+驅動+反饋”模塊化設計，ADI將陸續推出適配不同場景的靈巧手解決方案。以關節模組一體化為例，通過將ADMT4000磁編碼器、TMC9660驅動芯片與微型力傳感器組成完整的解決方案，體積較離散方案明顯縮小，降低成本
構建低延遲、高可靠的通信網絡
連接對于實現高級功能、實時決策和高效的人機交互至關重要，而人形機器人的連接涉及多個方面，需要集成多種技術和協議，以確保機器人內部、與其他機器人以及與外部系統實現無縫通信。ADI通過先進的通信接口、穩健的傳感器集成和可靠的低延遲解決方案增強人形機器人連接能力，而全面的開發工具則簡化了方案實現過程。
考慮到人形機器人和汽車在技術架構和供應鏈上都高度相似，ADI正在將此前應用于汽車中的千兆多媒體串行鏈路(GMSL)技術引入機器人視覺方案中。根據蔡振宇的介紹，通過運用加串/解串技術，GMSL能將高速大帶寬視頻信號經同軸電纜或雙絞線，高效穩定傳輸至遠端設備，具備遠距離、高速率、高帶寬優勢，傳輸速率可達3Gbps/6Gbps/12Gbps。
在下圖展示的模擬機器人視覺模塊裝置中，通過配置三對雙目攝像頭與三個魚眼攝像頭實現環視效果。攝像頭收集的數據經GMSL接口芯片傳至中央處理單元，處理后的圖像再通過該芯片傳至顯示屏。顯示屏底部的三個窗口對應雙目攝像頭采集的“景深視頻”，用于距離判定，有明顯的空間深度信息。未開啟魚眼功能時，CPU擬合三路環視數據生成“點云圖”，可實現風險預判、障礙識別等功能，充分展現了GMSL產品在機器人視覺領域的應用價值。
而在工業場景中，ADIN2299多協議工業以太網交換機兼容PROFINET、EtherCat等8種主流協議，使機器人能與PLC、機械臂實現毫秒級數據同步，在汽車生產線中協同完成車門密封膠涂覆等精密工序，位置誤差小于0.5毫米。
“當前，機器人連接標準尚未統一，不同的客戶會根據具體需求，選擇包括工業以太網、GMSL、隔離USB、LVDS在內的多種連接技術，我們要在滿足客戶多樣化產品需求方面做好充分準備。“蔡振宇說。
實時控制：硬核性能 × 場景算法雙輪驅動
一個標準人形機器人通常需配備30個以上PMSM/BLDC電機，這些電機在12V至65V范圍內工作，能夠提供1A至20A以上的電流，由能夠高精度管理速度、扭矩和位置的電機驅動器控制。比如對于涉及編碼器和精密控制環路的肘部和手腕運動，精確定位至關重要。此外還要能勝任操作任務，例如手指運動或處理精細物體。
TMCM-2611-AGV是一款專為三相無刷直流（BLDC）電機設計的雙軸伺服驅動平臺，能夠在高達14ARMS和+48V下穩定運行。此模塊對于人形機器人尤其有價值，因為它能夠提供精確且流暢的電機控制，這對于實現復雜的機器人動作至關重要。
Trinamic TMC6100是一款用于BLDC和PMSM電機的高效柵極驅動器，能夠確保機器人平穩、精確地運動，從而完成復雜任務。TMC6200則集成了三相電機的MOSFET驅動器，在大電流負載下能夠實現穩健的性能和可靠性。
在步進電機芯片和驅動控制模塊演示系統中，TMCM-1290是步進電機驅動控制模塊，內部通過StealthChop2實現步進電機靜音控制，運用平滑運動的八點軌跡曲線規劃，可有效解決傳統運動曲線中電機啟停時的加速、減速突變問題，保障運動穩定性。另一顆芯片是電磁閥驅動控制器MAX22216，集成四個半橋驅動，每個半橋控制相應的電機移動，理論上可以控制四個低電流電壓電機，主要進行絞轉的控制，確保電機運轉的平穩性，
此外，考慮到人形機器人的電機控制解決方案將朝著更集成化、小型化和高效化的方向發展。這將促使對新型、可靠的基于氮化鎵(GaN)控制器的需求增長，這些控制器能夠與緊湊型電源、多通道模數轉換器以及低線數連接解決方案緊密融合，諸如ADI的信號鏈微型模塊這類緊湊型芯片產品集成將愈發重要。
ADI基于第三代半導體技術將開關頻率提升至200kHz，配合高頻電流采樣ADC (ADuM7701及后續產品)，可實現對伺服電機的精準控制。在膝關節驅動中，可支持200Nm以上的瞬時扭矩輸出，同時效率提升至95%，滿足重載搬運場景需求。
結語
總體而言，ADI在人形機器人領域的布局本質上是對其“神經系統”的重構——通過技術穿透打破層級壁壘，以場景適配釋放應用潛力，借生態共建擴大技術輻射。這種“底層技術+系統思維”的雙重優勢，使ADI成為驅動機器人產業升級的關鍵力量，而不僅僅是扮演零部件供應商的角色。
