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人形机器人
人形机器人作为具身智能的核心形态，是融合机械工程、人工智能和材料科学等前沿技术于一体的仿生智能终端。依据 ISO 8373:2021 国际标准，其具备类人结构（头颈、躯干、四肢），能够精准执行双足行走、抓取等复杂动作。得益于大模型的深度赋能，人形机器人已实现自主感知、学习与决策能力的突破，其核心优势在于无需改造现有环境即可快速适配人类工作空间，显著优化任务执行效率。
全栈协同:
构建面向具身智能的一体化芯片解决方案
兆易创新基于人形机器人“感知、决策、控制、执行”的核心技术链路，构建了覆盖MCU、存储、模拟芯片的全栈解决方案。整个方案以高算力MCU为核心中枢，协同高速存储芯片与高可靠性模拟芯片，形成从关节驱动、传感器信号处理、通信交互到电源管理的端到端技术闭环，精准匹配机器人大小脑、灵巧手、手臂关节、腿关节、IMU模块等关键部位的芯片需求。解决方案深度贴合人形机器人多关节协同、高动态响应、严苛环境适应的产业特性，通过硬件集成优化与底层技术创新，为行业提供兼具性能、可靠性与安全性的底层芯片支撑。
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IMU 模块
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灵巧手：高密度驱动与多模态感知灵巧手作为人形机器人实现精细操作的核心部件，通常集成10–20个自由度、数十个微型电机及数百个传感器，对MCU提出严苛要求。 需驱动数十个电机及数百个触觉传感器，多关节协同与多模态数据处理依赖高频双核异构架构提升瞬时算力。分布式“一驱一”方案要求MCU集成LDO、预驱等模块以精简外围；集中式“一驱多”方案则需MCU具备大算力和丰富资源，以保障多轴同步控制。 传统总线难以满足高密度数据交互需求。EtherCAT®等新型工业协议正成为趋势，要求MCU集成专用硬件加速模块以保障同步性与简化系统设计。 电路板面积有限且依赖电池供电，要求MCU具备超高能效比，低功耗下完成电机控制与传感数据处理。同时，MCU需抵御振动与电磁干扰，并符合功能安全及固件安全标准。
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大脑与小脑：高可靠程序与数据存储“大脑”和“小脑”作为人形机器人系统的核心计算与控制单元，对作为程序存储和数据存储载体的NOR Flash芯片提出了多重要求。为支撑高效的决策和控制，芯片必须支持高时钟频率，并支持OSPI、QSPI等先进接口协议。在容量覆盖上，NOR Flash需宽泛的容量覆盖能力，以应对容量的差异化要求。鉴于系统对可靠性的严苛需求，NOR Flash必须支持ECC和CRC等可靠性机制，以保障数据的准确性与完整性。
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手臂关节：高动态响应与精密控制手臂关节要求MCU具备实时并行控制和高动态响应能力，以实现多关节电机的精确同步。鉴于空间受限和严苛功耗限制，MCU必须满足小封装、高集成度和高能效比的设计标准，同时需解决传统通信技术在机器人上存在的带宽和实时性瓶颈。手臂关节中模拟芯片的需求集中于高精度、高稳定的特性，并需要具备高频化能力以应对整个系统的挑战。面对关节运动发热导致的环境温度升高，模拟芯片必须具备极强的工业级可靠性和严苛环温适应性。同时，模拟芯片同样需要满足小封装、高能效和严苛功耗限制，并集成EMI抑制功能，以保障芯片在强磁干扰环境下的稳定性。
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腿部关节：高功率承载与极端工况保护人形机器人腿部关节需承载机体重量并应对行走、奔跑及跌倒恢复等高动态工况，其驱动系统常采用大功率电机，瞬时力矩输出显著高于手臂关节。MCU需具备高实时性控制能力，并集成高带宽通信接口，以确保在复杂运动状态下实现精确的力矩分配与快速故障响应。腿部关节对电源管理与保护机制的要求尤为突出。机器人发生跌倒等异常事件时，腿部电机会因反拖产生高压回馈，模拟芯片需支持高压输入、具备低EMI与低静态电流特性，并集成快速过流、短路及反接保护功能。同时，电流检测电路需在大动态范围内保持高线性度与抗干扰能力，以保障高功率驱动下的控制精度与系统可靠性。
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通信节点：实时协议支持与紧凑集成在人形机器人分布式架构中，用在通信节点中的MCU需满足高实时性、协议兼容性与紧凑集成等核心要求。当前行业尚未统一通信标准，多协议并存导致协议转换需求普遍，而EtherCAT®凭借高同步精度和确定性传输，逐渐成为主流选择。为此，MCU应原生支持EtherCAT®等工业协议，或集成专用协处理器以保障低延迟、低抖动通信。同时，受限于关节空间，MCU需采用小型化封装并优化功耗。
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电源管理：安全监控与动态能效管理人形机器人的电源管理系统承担着为系统各环节提供稳定供电、同步实现能耗监控、故障保护与动态功率分配的关键职能。MCU主要用于BMS（电池管理系统）中，负责BMS AFE配置与控制以及电池的SOC算法等。MCU也要满足小封装和高能效的设计限制，实现更严格的功耗限制。BMS AFE负责监控多串电池电压，电流和温度等信息，并根据需求进行充放电MOSFET的控制。系统辅助电源，负责将48V的母线电压减压，从而提供低噪声、高稳定度的电压输出。针对48V主电源架构，需具备快速过流保护机制、高压耐受能力及低静态电流特性，保障电源系统安全运行。同时，器件需采用小尺寸封装，并满足工业级宽温范围及强电磁干扰(EMC)耐受能力，确保极端环境下的可靠性。
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编码器：高精度位置反馈处理编码器的核心功能是将机械关节的旋转或线性运动转化为电信号，为控制器提供实时数据以实现闭环控制。人形机器人中编码器对MCU的需求主要体现在高精度数据采集、实时控制及多协议通信等方面。MCU需集成高分辨率模数转换器，以匹配编码器的高分辨率输出，并支持多通道传感器信号的同步采样，满足关节角度、角速度及力矩等状态量的同步监测需求。对于增量式编码器，MCU需具备高速脉冲捕获能力，以实现微秒级控制周期；对于绝对式编码器，则需支持并行或串行接口协议。
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IMU 模块：多接口兼容和高算力IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）模块是人形机器人感知自身姿态、运动、加速度和角速度的核心组件，为机器人的平衡控制和导航提供关键数据。它通常包含加速度计和陀螺仪等传感器，用于实时监测机器人的运动状态。MCU需具备IMU主流接口兼容性，保障多维度惯性数据稳定传输。同时，MCU需采用高性能内核，高效执行卡尔曼滤波、互补滤波等姿态解算算法，将原始数据转化为姿态角，适配整机动态平衡与关节高动态运动需求。
我们的优势
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高动态实时控制
采用搭载GD32 MCU的方案，依托全新高性能内核架构、专用硬件加速器与 TCM 紧耦合内存，实现微秒级高频闭环控制。配合高速 ADC 与高级定时器，精准匹配跑步等高动态场景，避免控制滞后导致动作失误，从而确保步态稳定性与动态响应能力。
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精密电机控制与高效能耗管理
我们的解决方案，依托芯片资深硬件 FOC 加速能力实现流畅精准的电机控制。同时搭配多种供电模式，减少发热并延长电池寿命，从而确保机器人的敏捷性与长续航能力。
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智能机器人多关节无缝协同
采用搭载 GD32 MCU 的方案，内置硬件三角函数与滤波加速器，搭配 EtherCAT、CAN FD 等工业级通信接口，支撑多自由度并行计算与超低延迟数据传输。实现多关节间动作同步，保障复杂步态下的协同一致，从而确保机器人运行的稳定性与协调性。
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安全认证保障与高可靠运行
方案支持 IEC 61508 功能安全标准，可助力 AGV、协作机器人等产品快速通过安全认证，降低风险并加速上市进程。依托工业级设计，实现极端工况下的精准控制与采集。
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