芯耀
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在剛剛舉辦的人形機器人科技創(chuàng)新大會中，泰克科技（Tektronix）作為測試、測量和監(jiān)測解決方案的創(chuàng)新者，展示了其全鏈路測試解決方案，為與會者提供了深入了解其在人形機器人研發(fā)領(lǐng)域的最新進展和創(chuàng)新技術(shù)的機會。
在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，人工智能、計算機視覺和柔性關(guān)節(jié)技術(shù)的深度融合，為人形機器人的發(fā)展注入了強大動力，使其從曾經(jīng)遙不可及的科幻概念，逐漸走進現(xiàn)實生活，在諸多領(lǐng)域嶄露頭角。2025 年蛇年春晚，人形機器人驚艷亮相，它們靈動的身姿、流暢的動作，為全國觀眾帶來了一場別開生面的科技盛宴，也讓人形機器人這一前沿科技成果以最直觀的方式呈現(xiàn)在大眾眼前。
人形機器人作為“具身智能”的典型代表，通過模擬人類的形態(tài)和行為模式，具備了獨特的應(yīng)用價值。2024 年全球發(fā)布超 30 款整機新品，2025 年被看作“量產(chǎn)元年”，預(yù)計 2024 - 2035 年，中國人型機器人市場規(guī)模會從約 27.6 億元大幅增長到 3000 億元。在工業(yè)救援場景中，它們能夠憑借靈活的肢體和精準(zhǔn)的環(huán)境感知能力，深入危險區(qū)域，完成復(fù)雜的救援任務(wù)，保障救援人員的安全；在家庭服務(wù)領(lǐng)域，人形機器人可以承擔(dān)起家務(wù)勞動、陪伴老人兒童等工作，為人們的生活提供便利；在醫(yī)療輔助方面，它們能夠協(xié)助醫(yī)生進行手術(shù)、護理病人，提升醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。
國家高度重視人形機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極出臺多項支持政策。不僅搭建了通用具身智能平臺——“格物”，為技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新提供了堅實的基礎(chǔ)，還設(shè)立了國家地方共建人形機器人創(chuàng)新中心開放基金，吸引了大量科研力量和社會資本投入到這一領(lǐng)域，有力地推動了人形機器人技術(shù)的創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國家政策的引導(dǎo)和支持下，人形機器人產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機遇，有望成為未來經(jīng)濟增長的新引擎。
人形機器人產(chǎn)業(yè)的測試新挑戰(zhàn)
人形機器人的總體架構(gòu)，基本功能模塊主要包括感知層、決策層和執(zhí)行層，以及用于續(xù)航保障的電池。各層相互協(xié)作，使機器人能夠感知環(huán)境、做出決策并執(zhí)行動作，實現(xiàn)各種復(fù)雜任務(wù)。
1. 感知層
感知層主要通過各類傳感器實時感知機器人自身狀態(tài)和周圍環(huán)境信息，如視覺傳感器采集圖像信息，聽覺傳感器捕捉聲音信號，觸覺傳感器感知壓力、溫度等，為機器人后續(xù)決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。加速度計在機器人行走時監(jiān)測腳步加速度，以判斷行走速度、步伐大小和平衡狀態(tài)；陀螺儀在機器人轉(zhuǎn)身、轉(zhuǎn)頭時，精確測量旋轉(zhuǎn)角度和角速度，幫助機器人精準(zhǔn)定位目標(biāo)。
2. 決策層
決策層在機器人運行中處于核心樞紐地位，它接收并深度處理感知層傳來的數(shù)據(jù)，做出精準(zhǔn)決策，指揮執(zhí)行層行動。決策層的核心任務(wù)是處理感知層收集的海量數(shù)據(jù)，機器人的視覺傳感器每秒可能采集數(shù)十甚至上百幀圖像，每幀都包含大量像素信息。決策層中的主控芯片集成強大計算單元和復(fù)雜算法，像高性能 CPU、擅長并行計算的 GPU，以及專為深度學(xué)習(xí)優(yōu)化的 NPU 等協(xié)同工作。比如在物流倉儲場景中，能根據(jù)環(huán)境地圖、貨物位置和自身位置信息，實時分析規(guī)劃出最優(yōu)搬運路徑。
3. 執(zhí)行層
執(zhí)行層由執(zhí)行機構(gòu)組成，根據(jù)決策層的指令完成相應(yīng)動作。執(zhí)行器是執(zhí)行層的關(guān)鍵部件，像特斯拉 Optimus 的線性執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，分別由無框力矩電機、行星滾柱絲杠、諧波減速器等多種零部件構(gòu)成，它們協(xié)同工作，精確控制機器人關(guān)節(jié)的運動，實現(xiàn)機器人的各種動作，如行走、抓取物品等。
4. 電池
電池對人形機器人至關(guān)重要，直接決定其持續(xù)工作能力。在服務(wù)行業(yè)，如酒店導(dǎo)覽、餐廳服務(wù)機器人，需長時間穿梭于不同區(qū)域，若電池續(xù)航不足，頻繁充電會中斷服務(wù)，降低效率，影響用戶體驗。在工業(yè)制造領(lǐng)域，機器人需在生產(chǎn)線持續(xù)作業(yè)，短續(xù)航可能導(dǎo)致生產(chǎn)停滯，增加生產(chǎn)成本。在復(fù)雜救援場景中，續(xù)航不夠會使機器人無法完成長時搜索、救援任務(wù)，危及生命財產(chǎn)安全。
泰克全鏈路測試解決方案
泰克科技的全鏈路測試解決方案為人形機器人的測試測量全方位保駕護航。
在人形機器人的感知層設(shè)計和調(diào)試中，圖像和視頻信息主要通過MIPI D-PHY總線進行傳輸。對于需要遠(yuǎn)距離傳輸至域控制器或中央處理單元的數(shù)據(jù)，還會采用車載以太網(wǎng)、GMSL、FPD-LINK等總線標(biāo)準(zhǔn)。泰克科技提供的MIPI D-PHY測試解決方案全面而高效，完全遵循MIPI D-PHY規(guī)范，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)射機的全自動、百分百覆蓋測試，包括在高速和低功耗狀態(tài)下的多項測量。該方案操作簡便，通過TekExpress軟件可實現(xiàn)一鍵測試，其直觀的圖形用戶界面支持靈活探測，并能解碼DSI和CSI總線，有效幫助工程師解決MIPI設(shè)計中的問題。
泰克的車載以太網(wǎng)測試方案遵循IEEE和Open Alliance標(biāo)準(zhǔn)，支持10BASE-T1S、100BASE-T1、1000BASE-T1以及2.5G/5G/10G車載以太網(wǎng)的發(fā)射器合規(guī)性測試，涵蓋電氣信號和抖動分析等。該方案通過向?qū)崿F(xiàn)全自動化測試，自動配置設(shè)備，顯著縮短測試時間，并能生成包含波形測試結(jié)果的詳細(xì)報告，便于后續(xù)分析。泰克同樣具備測試GMSL、FPD-LINK等復(fù)雜專用總線的能力。
在決策層，中央處理單元通過車載以太網(wǎng)連接機器人的各個感知和行動部件，同時利用PCIe在CPU、GPU、存儲等芯片間構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息的快速傳輸。作為PCI-SIG工作組成員，泰克在發(fā)射機和接收機驗證方面擁有豐富經(jīng)驗，提供的測試方案覆蓋PCIe 1.0至6.0多代標(biāo)準(zhǔn)，支持BASE和CEM測試，確保全面的發(fā)射機和接收機測試。
執(zhí)行層方面，關(guān)節(jié)或靈巧手的行動邏輯依賴于電機驅(qū)動，需要對電機策略及其效果進行精細(xì)調(diào)校。泰克的IMDA（逆變器電機驅(qū)動器分析）方案，利用5/6系列示波器的高精度優(yōu)勢，為交流感應(yīng)、永磁同步、無刷直流電機等系統(tǒng)提供精確的電氣測量。該方案支持三相電機策略的測量驗證，具備自動設(shè)置、諧波門控等功能，并能提供電能質(zhì)量測量趨勢圖，支持多種傳感器進行機械測量，軟件還能自動生成報告，簡化設(shè)計和開發(fā)流程。
電池測試方面，泰克的方案涉及多種設(shè)備，其中DMM（數(shù)字萬用表）尤為關(guān)鍵。在電池測試中，開路電壓（OCV）測量至關(guān)重要，DMM可以直接連接電池測量直流電壓。例如，Keithley DMM7510這款7位半DMM，憑借其高精度能夠檢測出開路電壓的微小差異，有助于識別有缺陷的電芯，對電池制造和性能評估具有重要意義。泰克的其他測試設(shè)備也與之協(xié)同工作，共同保障電池研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量的可靠性。
