芯耀
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磁編碼器是一種通過檢測磁場變化來測量角度或位移的傳感器設備，主要依賴霍爾效應或磁阻效應進行非接觸式信號采集。相比傳統(tǒng)光學編碼器，磁編碼器具有更強的環(huán)境適應能力，可在塵土、油污、高濕或振動環(huán)境中穩(wěn)定運行，且結構更緊湊、抗干擾性強。尤其是在工業(yè)機器人、人形機器人、電機控制等復雜應用場景中，磁編碼器憑借其高精度、低延遲和高集成度的優(yōu)勢，逐步成為關鍵的運動控制傳感元件。隨著隧道磁阻（TMR）技術的發(fā)展，磁編碼器的分辨率與線性度已接近甚至超越部分高端光學編碼器，為實現(xiàn)機器人閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了堅實的感知基礎。
在日前舉行的第十五屆松山湖中國IC創(chuàng)新高峰論壇上，泉州昆泰芯微電子科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO武建峰博士介紹了昆泰芯在磁編碼器領域的技術積淀與產(chǎn)品落地，他同時表明了一個觀點：在“具身智能”成為機器人產(chǎn)業(yè)新命題的當下，真正實現(xiàn)類神經(jīng)反饋式的閉環(huán)控制，必須從感知鏈路入手。
昆泰芯微電子科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO武建峰
KTM5900：構建類神經(jīng)“反射中樞”的核心芯片
據(jù)介紹，KTM5900是一款基于TMR（隧道磁阻）效應的高精度磁編碼器芯片，具備±0.025°角度精度、180,000RPM支持轉速、0.5μs系統(tǒng)響應延遲，并內建2MHz雙通道SAR ADC與256點誤差修正查找表。這意味著它不僅是一顆精準的角度感知芯片，更是機器人“神經(jīng)系統(tǒng)”中最接近神經(jīng)反射能力的感知組件。其自動校準、自學習能力支持一鍵式裝配與誤差擬合，可在啟動過程中自動識別磁鐵偏移、結構誤差、溫漂等問題，并通過軟硬協(xié)同快速收斂角度誤差，避免了復雜的人工調試過程，大幅降低了裝配難度與制造成本。此外，KTM5900支持在軸、離軸、側軸等多種磁體配置，可適配多種機械結構，為不同形態(tài)的機器人提供高兼容性方案。正如武建峰所強調：“我們希望把每一顆傳感芯片，做成‘一鍵自適應’的裝配單元，讓機器人像樂高一樣快速拼裝?！?/p>
模塊化生態(tài)布局：構建完整“感知中心”
KTM5900是昆泰芯構建的“模塊化傳感中心”中的關鍵一環(huán)。配套產(chǎn)品如KTH5701三軸霍爾傳感器、KTP6220電流傳感器、TMR低功耗開關芯片等，支持從姿態(tài)建模到能耗監(jiān)控的多維場景，形成整機級“運動-感知-能耗”協(xié)同系統(tǒng)。
其自動校準、自學習能力支持一鍵式裝配與誤差擬合，可在啟動過程中自動識別磁鐵偏移、結構誤差、溫漂等問題，并通過軟硬協(xié)同快速收斂角度誤差，避免了復雜的人工調試過程，大幅降低了裝配難度與制造成本。此外，KTM5900支持在軸、離軸、側軸等多種磁體配置，可適配多種機械結構，為不同形態(tài)的機器人提供高兼容性方案。
KTM5900的自校準、自學習算法可在裝配初期通過旋轉自動修正結構偏差，顯著降低人工校準時間與成本。武建峰表示：“我們希望把每一顆傳感芯片，做成‘一鍵自適應’的裝配單元，讓機器人像樂高一樣快速拼裝?！毙酒瑑炔考蔀V波、幅度匹配、相位正交等多級信號調理模塊，配合16位分辨率SAR ADC，能在不同頻段下保持一致的線性精度輸出，保障復雜運動場景中的穩(wěn)定性。
應用案例介紹
編碼器技術路在編碼器技術路徑上，磁性、光學與電感三大方案各有優(yōu)劣。磁性編碼器因不受塵埃、油污、水汽影響，成為復雜機械場景中的優(yōu)選；光學編碼器憑借超高分辨率，在靜態(tài)精密測量中仍有優(yōu)勢；電感編碼器則在高EMI環(huán)境下表現(xiàn)穩(wěn)定，適合新能源汽車等應用。昆泰芯并不執(zhí)著于路線之爭，而是選擇根據(jù)場景需求提供“適配最優(yōu)解”。
據(jù)介紹，KTM系列產(chǎn)品已部署于云深處科技的四足機器人“絕影”，實現(xiàn)65,000點高頻連續(xù)反饋，支持快速跳躍、坡地導航、瞬時變向等復雜動作。在消費級按摩理療機器人中，3D霍爾芯片實現(xiàn)按壓力道精準調節(jié)，滿足精細人機交互需求。
從實驗室落地需要跨越的四大門檻
武建峰指出，機器人要真正走出實驗室并進入實際使用場景，需要跨越四大門檻：響應速度、功能安全、成本控制與批量裝配性。他表示：“機器人的關節(jié)衰老了，大腦還沒感知到，這不行?！盞TM5900正是在這四點上進行針對性設計，成為系統(tǒng)中的高效神經(jīng)節(jié)點。
在昆泰芯黑豹2.0機器狗實測中，KTM5900將閉環(huán)響應控制時間壓縮至2.4μs，相比傳統(tǒng)磁編碼器的30~50μs，實現(xiàn)20倍速度提升。其80MHz主頻架構、36MHz SPI高速數(shù)據(jù)通道與雙通道采樣引擎提供了高頻響應能力，在高頻GaN驅動環(huán)境下依然運行穩(wěn)定，適配未來高性能機器人需求。
KTM5900可與KTP6系列電流傳感器與KTM58系列位置檢測芯片配套，構建出完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。適用于采用高頻GaN或SiC功率驅動的高精度、高速度、低能耗應用，推動機器人全棧式性能提升。
KTM5900不僅是一款芯片，更是支撐機器人“感知-決策-控制”閉環(huán)體系的關鍵部件。正如武建峰所言：“真正的智能，不在大腦，而在能否精準感受到這個世界?！彼粌H填補了高端編碼器國產(chǎn)化空白，更讓機器人真正具備類人“神經(jīng)反射”能力，為國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)的崛起構筑堅實底座。
