人形机器人

用于构建未来机器人的系统级综合解决方案

使用我们的系统级解决方案设计更安全、更智能、更紧凑的人形机器人。通过在机器人设计中使用我们先进的氮化镓 (GaN)、栅极驱动器和精密检测器件,您可以推动各行业进步,从而提高生产力、增强安全性并改善日常生活,同时满足您的成本和性能要求。

选择人形机器人应用

了解我们的人形机器人应用设计资源。从包含子系统产品建议的交互式参考图到技术白皮书和热门博客文章,您可以在此处找到相关的应用资源,加快设计周期。

通过与右侧图表互动,了解我们的人形机器人应用。

导航和传感

人形机器人中的导航和感应涉及从许多传感器实时采集数据,以感知环境中的各种元素。人形机器人使用算法处理传感器输入,以进行障碍物检测、路径规划和精准移动,从而实现在复杂环境中自主导航。

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位置传感器

人形机器人要实现位置传感,需要高性能的光学、磁性和电感式感应。这些设计需要小尺寸、低功耗的半导体解决方案,以用于可在广泛工业级工作温度范围内运行的紧凑型编码器,还需要配备电磁兼容抗扰性接口,以提供可靠的位置传感。

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电池管理系统

我们的集成电路和参考设计可帮助您创建人形机器人电池管理系统 (BMS),用于电池包的监测、保护、电芯均衡和电量计量。

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系统控制器

人形机器人中的系统控制器就像机器人的大脑,负责处理传感器数据以感知环境、做出决策和控制动作。它管理的任务包括行走、物体操作和与人类交互等。

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单轴及多轴伺服驱动器

借助我们的集成电路和参考设计,您可以打造用于人形机器人的紧凑、高效且完全受保护的功率级模块。我们的模拟和嵌入式处理器可提升电机控制性能,并超出 IEC 隔离和电磁兼容性要求。

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电池管理系统
系统控制器
单轴及多轴伺服驱动器

为何选择 TI 来构建人形机器人系统?

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构建智能、安全且紧凑的机器人电机驱动器

借助 TI GaN 器件和栅极驱动器,您能够构建小型、高效且安全的伺服驱动系统。高精度电流检测和编码器可实现更精确的电机控制。 

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开发智能检测、感知和导航

我们的处理器系列可提供感知、传感器融合和导航所需的高性能边缘 AI 计算。我们的 TI 毫米波雷达产品系列可实现人形机器人的高精度检测功能。

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满足功能安全要求

通过我们模拟和嵌入式集成电路的片上安全功能,以更低的系统级成本满足 IEC 61508、ISO 13849 和 ISO 26262 等安全标准。

设计更安全、更智能的人形机器人

打造紧凑、高效且受到全面保护的伺服驱动功率级模块

人形机器人依赖于大量电机,而每个电机都需要在紧凑的空间内具有高功率密度和精确控制。与金属氧化物半导体场效应晶体管替代产品相比,GaN 技术借助集成驱动器,可将功率级的尺寸减小 50% 以上。GaN 具有超低开关损耗,可在数百 kHz 范围内实现高频脉宽调制控制;还能在不产生过多热量的情况下保持高效,有助于满足人形机器人系统复杂的高性能需求。

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应用简报
人形机器人的功率级实现方案 (Rev. A)
TI 拥有广泛的集成电路产品组合,使客户能够实现不同的设计规格,构建能够在环境中快速反应的机器人。
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应用简报
类人机器人中的电流检测
TI 精选的功能隔离式电流检测调制器,能够以小巧的外形实现超高的精度,并在整个 PWM 周期内实现高 CMTI 和连续检测且没有消隐时间。 
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技术文章
先进的电流和电压检测技术如何实现超精密机器人
DRV7308 等基于 GaN 的 IPM 不断进步,将持续助力提高电器和 HVAC 系统电机驱动器的功率密度、电力输送能力和效率,同时节省系统成本并提高可靠性。
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实现功率级的特色产品
新产品 DRV7167 预发布 100V 70A 半桥 GaN 电机驱动器功率级
新产品 AMC0106M05 正在供货 用于电流检测的 ±50mV 输入功能隔离式 Δ-Σ 调制器
DRV8350 正在供货 102V(最大值)三相智能栅极驱动器

快速实现平稳、精确的运动

人形机器人需要持续实时测量电机电流、电压和位置,实现精确的移动和速度。我们的 C2000™ 微控制器和 Sitara™ 处理器可提供高性能和实时控制,确保机器人以精密、稳定和安全的方式运行。这些处理器旨在更大限度地减少通信和处理延迟,可提供出色的运动控制、周期时间和路径精度,从而满足现代人形机器人系统不断增长的性能需求。

视频
分散型多轴电机控制
使用我们的分散型多轴伺服驱动架构,实现更精确的实时控制。
技术文章
What is “real-time control” and why do you need it?
实时控制是指闭环系统在定义的时间窗口内收集数据、处理数据并更新系统的能力。如果系统错过定义的时间窗口,其稳定性、精度和效率都会降低。
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技术文章
How to achieve precise motion control in industrial drives
工业驱动器有诸多方面对实现精密控制至关重要,这些方面涵盖实时控制设计中的所有三个基础子系统,即感应、处理和驱动。
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实现电机控制的特色产品
AM2612 正在供货 具有实时控制和安全功能的 500MHz 四核 Arm® Cortex®-R5F MCU
TMS320F28P650DK 正在供货 具有 2 个 C28x+CLA CPU、1.28MB 闪存、16 位 ADC、HRPWM、EtherCAT、CAN-FD、AES 和、锁步功能的 C2000™ 32 位 MCU

通过及时通信获得精确、安全的运动

为了使人形机器人实现精确、安全的运动,标准或单线对以太网 (SPE) 等实时通信接口对于系统之间及时交换数据至关重要。我们最新的物理层 (PHY) 与我们的高性能实时 MCU 相结合,支持高达千兆速率的各种工业通信协议,同时有助于降低电缆重量、复杂性和高级机器人设计中的故障点。

应用手册
如何以及为何要在工业机器人环境中使用单对双绞线以太网 (SPE) (Rev. A)
本文讨论了 SPE (Base-T1) 在机器人应用中的优势,以及为机器人系统设计紧凑、高效、可靠且低噪声的通信接口时面临的主要挑战。
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应用手册
适用于单线对以太网、符合 EMC/EMI 标准的设计
本应用手册为原理图和布局实践提供了指导,有助于通过电磁干扰和电磁兼容性测试,重点介绍了电源和时钟方案。
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实现通信的特色产品
DP83TC813S-Q1 正在供货 汽车级低功耗、小型封装 100BASE-T1 以太网 PHY (SGMII)
DP83826E 正在供货 具有 MII 接口和 ENHANCED 模式的低延迟 10/100Mbps 以太网 PHY
TCAN1042-Q1 正在供货 具有灵活数据速率的汽车类故障保护 CAN 收发器

在不影响安全威胁响应时间的情况下提高机器人性能和速度

借助我们的高精度毫米波传感器产品系列,实现紧密的人形机器人协作。我们的毫米波雷达传感器可通过 360 度环视实现精确的数据采集,从而帮助您在设计中实现超高精度。我们的雷达技术还通过了德国技术监督协会 (TÜV SÜD) 的安全完整性等级 2 预认证,可缩短安全设计周期,并满足国际电工委员会 (IEC) 61496-5 标准对雷达保护设备的要求。

参考设计
适用于激光雷达的纳秒级激光驱动器参考设计
此激光雷达 (LiDAR) 参考设计展示了适用于窄脉冲应用的 LMG1020 和 LMG1025-Q1 低侧栅极驱动器。 
视频
在线研讨会:机器人检测
了解各种传感器(例如毫米波、超声波和光学传感器)如何实现协作机器人与人类合作共事,以及传感器如何使自动导航车检测并避开物体。
视频
TI 毫米波专家讨论功能安全
此视频介绍了 TI 雷达传感器提供的功能和资源,这些功能和资源可简化针对最终应用的功能安全开发。
实现安全传感器技术的特色产品
IWR6843 正在供货 集成有处理功能的 60GHz 至 64GHz 单芯片智能毫米波传感器
TDA4VM 正在供货 具有双核 Arm®Cortex®-A72、8 TOPS AI 算力、C7xDSP 和 GPU 的 SoC,适用于视觉感知和分析

简化您的功能安全系统认证

借助 TI 的功能安全合规型传感器和处理器,满足功能安全标准(如 IEC 61508)的严格要求。我们提供功能安全认证工程师,以及各种可用文档和资源,如功能安全时基故障率和失效模式、影响和诊断分析;还有安全证书和软件诊断库,从而帮助简化认证过程。

下载
白皮书
Optimizing functional safety for industrial robots
此白皮书说明了工业机器人处理器的功能安全,并介绍了实现功能安全的一些选项。
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功能安全信息
Design Smaller Safe Torque Off (STO) Systems Using 3-Phase Smart Gate Drivers
了解我们作为 TI 功能安全质量管理型器件发布的三相智能栅极驱动器,以便用于您的下一个安全转矩关闭系统设计。
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视频系列
TI 功能安全
借助我们的模拟和嵌入式处理产品,满足功能安全标准(如 ISO 13849 和 IEC 61508)的严格要求。在我们的专家帮助下简化功能安全系统认证。

从录制路径到播放:完整的 TI 音频栈

在机器人音频路径的每个阶段提供清晰、高效且可靠的声音。我们的音频放大器和转换器提供高功率输出和精密滤波,同时更大限度地减少发热和功耗。

将我们的器件与智能功能结合使用,可打造逼真的音频体验,例如可检测静音并降低功耗的语音活动检测,以及可确保安全运行和延长扬声器使用寿命的扬声器保护。实时负载诊断功能可实时检测故障,有助于防止损坏,而监测系统可帮助确保机器人设计具有可靠的音频性能。

应用手册
如何使用 TAx511x 和 TAx521x 中的语音活动检测功能
语音活动检测算法是一种语音触发的系统唤醒机制。此功能可使器件或系统在没有语音活动的情况下处于功耗超低的睡眠模式。 
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应用手册
SmartPA Speaker Protection Algorithm
本应用手册介绍了 TI 的 SmartPA 系统如何利用专门设计的扬声器保护算法,防止因过度使用而损坏扬声器。
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实现全面的音频解决方案的特色产品
TAS6511-Q1 正在供货 具有电流检测功能的汽车级、50W、2MHz、单通道数字输入 D 级音频放大器
TAA5412-Q1 正在供货 具有 112dB 动态范围、高压输入、麦克风偏置和诊断功能的汽车级立体声音频 ADC
TAS2781 正在供货 25W、4.5V 至 23V、数字输入集成音频处理扬声器保护 D 类放大器

设计和开发资源

参考设计
具有工业通信功能的 48v 1kw 机器人关节联合电机控制参考设计

该参考设计采用 TI Sitara™ MCU- AM261x 器件,用于处理基于工业以太网连接的电机驱动器。该设计使用直径为 70mm 的印刷电路板 (PCB) 来驱动人形机器人关节(48V、1kW Eyoubot 电机)。该设计展现了一种外形小巧、简化的集成式平台。该平台包括一个使用三个 DRV7167 半桥 GaN 电机驱动器功率级的高功率密度段、一个使用 AM2612 500MHz R5F 核心 MCU 和 AMC0106 功能隔离式 Δ-Σ 调制器的精确实时控制级,以及通过工业以太网进行高带宽通信。

参考设计
采用单个 DSP 实现人形机器人手部的集中式六轴电机控制参考设计

此参考设计采用单个 TI C2000™ F28P65 微控制器,适用于具有六轴控制功能的工业以太网电机驱动器。该设计用小于 420mm2 的印刷电路板 (PCB) 来驱动人形机器人的手。该设计展现了一种外形小巧的集成式平台。该集成式平台使用了六个具有集成电流检测功能和 FET 的 DRV8376 三相电机驱动器。该平台包含使用 F28P65 的实时控制,这些控制具有两个 32 位 C28x 数字信号处理器 (DSP) 中央处理单元 (CPU) 和一个控制律加速器 (CLA) CPU,均在 200MHz 下运行。目前正在进行系统测试。软件和完整设计指南将于近期发布。

参考设计
用于实现更安全的机器人感知的毫米波雷达传感参考设计

此参考设计采用安全毫米波 (mmWave) 雷达传感器 (IWR6843AOP) 和安全电源管理集成电路 (PMIC) (LP87745),可在机器人和工业自动化应用中实现安全感知。该设计支持 Q&A 看门狗通信、电平或 PWM 错误信号监控 (ESM)、安全诊断和雷达复位功能,适用于自主移动机器人 (AMR)、自动导引车 (AGV)、类人机器人、工业机器人和协作机器人。

与人形机器人相关的参考设计

使用我们的参考设计选择工具,找到最适合您应用和参数的设计。

Apollo 这样的类人机器人可以通过补充和支持工人来解决现今的现代劳动力面临的许多挑战,而 TI 则在不断开发所需的支持技术。 
– Errol Leon | 德州仪器 (TI), 机器人系统和营销

技术资源

资源
资源
面向工程师的人形机器人和移动机器人设计指南
随着设计变得越来越复杂,德州仪器 (TI) 利用先进的半导体和系统级专业知识,帮助工程师更快地打造下一代机器人。探索关键设计见解,快速开始您的开发工作。
资源
资源
机器人软件开发套件
该机器人软件开发套件为我们的 Jacinto™ 处理器提供了软件开发环境,并配有可用于机器人软件开发的软件构建块和示例演示。