兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

发布时间:2025-03-19 09:44
作者:AMEYA360
来源:兆易创新
阅读量:1287

  近年来,机器人的应用领域和形态发展相当快,从家庭、餐厅、到购物中心、酒店,再到仓储物流、工业装备制造,几乎无处不在。尤其值得关注的,是近年来机器人正逐渐从自动化向智能化、自主化蜕变,具备自我学习能力的智能机器人正在颠覆人类对机器人的传统认知。

  根据《智能机器人行业技术产业发展白皮书(2023版)》,2022年全球智能机器人市场规模超过500亿美元,2024年将超过660亿美元。这其中,随着中国工业数字化转型不断深入,中国智能机器人市场规模预计在2024年将达到251亿美元,CAGR达到20%。工业机器人、服务机器人、特种机器人占全球比例将达到50%、35%和24%。

  智慧服务机器人迎来黄金十年

  早在2017年,中国信息通信研究院、IDC国际数据集团和英特尔就共同发布了《人工智能时代的机器人3.0新生态》白皮书。在书中,机器人的发展历程被划分为机器人1.0、机器人2.0、机器人3.0三个时代,对机器人的描述也从“对外界环境没有感知,只能单纯复现人类的示教动作,在制造业领域替代工人进行机械性的重复体力劳动。”逐步进化为“除了具有感知能力实现智能协作,还具有理解和决策的能力,达到自主的服务”和 “在90%,甚至95%的情况可以自主完成任务”。

  这是一种类似互联网的多级火箭发展模式,第一阶段——关键场景,把握垂直应用,提高场景、任务、能力的匹配,提高机器人在关键应用场景的能力,扩大用户基础;第二阶段——人工增强,通过加入持续学习和场景自适应的能力,延伸服务能力,取代部分人力,逐步实现对人的替代,让机器人的能力满足用户预期;第三阶段——规模化,通过云-边-端融合的机器人系统和架构,让机器人达到数百万千万级水平,从而降低价格成本,实现大规模商用。

  根据中国GB/T 39405 2020标准,目前机器人可分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中,服务机器人的应用场景复杂、与人交互密切、市场潜力巨大,对智能化升级最为迫切。数据显示,2023年中国服务机器人市场规模达到约600.16亿元,近五年年均复合增长率达32.41%。而全球机器人市场规模预计将在未来10年内增长近10倍,到2030年全球机器人市场规模将达1600亿至2600亿美元。

  而在众多细分领域中,扫地机器人又是当前应用范围最广、销量最大的服务机器人。

  中商产业研究院发布的《2024-2029年中国扫地机器人行业市场前景预测及未来发展趋势研究报告》显示,2019年至2020年是扫地机器人高速发展的阶段,零售量均超过600万台,此后2年扫地机器人零售量有所下滑。2023年扫地机器人销售回暖,零售量为458万台,同比增长4%。2024年1-4月扫地机器人零售量102万台,同比增长17%。中商产业研究院分析师预测,2024年中国扫地机器人零售量将达525万台。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  因此,近年来,国家也出台了一系列政策文件来支持扫地机器人行业的发展。例如,《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》《“机器人+”应用行动实施方案》《“十四五”机器人产业发展规划》《关于促进绿色智能家电消费若干措施的通知》等文件提出促进智能家电消费,推动机器人发展,为扫地机器人行业的发展提供了有力支持。

  兆易创新扫地机器人解决方案

  作为智能生活终端,扫地机器人的核心竞争力依托于所选择的芯片解决方案,同时结合软件算法的协同发挥,最终呈现出产品整体的卓越表现。兆易创新是一家坚持“多元化布局”战略的公司,旗下电机驱动、电源管理、锂电池充电、信号链,以及微控制器(MCU)与闪存(Flash)等芯片产品,已在扫地机器人行业的领军品牌中实现了广泛应用。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  扫地机器人的核心系统主要分为以下六大类,每一部分都融入了兆易创新芯片的身影:

  1.移动系统

  通过有刷电机驱动芯片实现行走轮灵活移动与精准避障转向能力,当遭遇门槛、地毯等障碍物时,自动调整并抬升底盘以顺利跨越,从而在复杂的室内环境中执行全面细致的清扫任务。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  GD30DR300x 是一款集成电流检测、故障保护等功能的有刷电机驱动器,支持两路逻辑控制,集成了4个大电流MOSFET组成的双向控制电路,电机速度可通过PWM控制,频率最高可达200KHz,支持宽电压输入范围4.5-45V,最大峰值电流6A,且具备过流保护(OCP), 过热保护(TSD),欠压锁定(UVLO)和防MOSFET直通等安全保护功能。该产品规格几乎适用于目前所有类型的扫地机系统需求,尤其是机器人行走轮电机控制方案需求, 比如前转、后转、堵转检测等功能,还用于避障电机、抬升电机、雷达旋转等。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  2.清洁系统

  电机控制芯片控制边刷与主刷的旋转速度和力度,还有拖地抹布(扫拖一体)的擦拭强度,确保清洁效果既彻底又节能,还可以控制拖地水泵的出水量,确保拖地效果均匀且不留水渍。电机控制芯片与算法紧密结合,实现强吸尘的同时,尽可能降低运行噪音。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  主要应用在水泵,电解水模块。

  推荐选型:无刷电机驱动芯片GD30DR8306

  /8413

  该产品系列集成了三个可单独控制的半桥驱动器,宽电压输入范围4.5-30V,其中GD30DR8413集成了功率级,峰值驱动电流高达3A。此外还集成了用于提供高压侧栅极驱动电流的稳压自举电路、集成电源欠压锁定、过温保护、预防MOSFET直通等保护功能,可防止集成电路和系统因发生故障而损坏。主要应用于扫地机器人主刷、边刷、吸尘等无刷电机场景中。

  3.电源管理系统

  包括有锂电池充电、放电控制(MOS控制,电池直供)、AFE、电量计等,卓越的电源管理能够显著提升设备的续航能力。

  推荐选型:锂电池充电芯片GD30BC2501

  扫地机器人是四节锂电池串联使用的典型应用场景,充电管理芯片会在扫地机器人主板上或在充电坞上,负责对锂电池充电曲线进行管理,以实现高效,安全的充电。GD30BC2501可为4/6节锂电池充电,宽输入电压高达32V; 支持预充,恒压和恒电等充电功能,支持最高5A的开关充电。提供过流保护,电池过温欠温保护,过压欠压保护,热关机等安全保护措施;充电效率高达95%。

  推荐选型:DC-DC降压芯片GD30DC1350

  /1500

  该产品常被用于一级降压电路,其最大输入电压28V/40V,输出电流为3A。

  推荐选型:LDO芯片GD30LD2000/2010

  /240x

  该系列LDO Low Iq的特性可以满足扫地机器人在待机状态的低功耗需求。其中,GD30LD2000/2010主要用于二级降压电路,最大输出为300mA和500mA, GD30LD2000轻负载时静态电流为0.8uA,±2% 输出电压精度,<0.1uA关断电流;有热关断保护和限流保护;GD30LD240x是高压低功耗的高性能LDO,输入电压可达36/45V,输出电流范围为250mA~350mA,常用于一级降压电路。

  推荐选型:信号链芯片GD30AP321/358

  /324、GD30AP8631、GD30CP331

  GD30AP321/358/324为通用运放、GD30AP8631为中高速运放和GD30CP331为通用比较器,可实现外部检测电机电流,并将检测结果反馈给MCU芯片。

  4

  感知系统

  为了精准识别环境、规避障碍并高效导航,扫地机器人集成了包括陀螺仪、超声波传感器、DTOF(直接飞行时间)测距传感器、红外线传感器及LDS(激光测距传感器)等多类感知元件。这些高精度传感器的协同工作,依赖于高效的数据处理芯片,以实现环境信息的即时捕捉与精准解析。

  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E230

  /E235和GD32F3x0

  GD32E230/E235基于Cortex®-M23内核, 主频达到72MHz,配备了16KB到128KB的嵌入式闪存及4KB到16KB的SRAM, 静电防护和抗干扰能力强,具备高可靠性,可应用于加速度传感器、霍尔传感器、超声波传感器等。

  GD32F3x0基于Cortex®-M4内核,通用入门款超高性价比芯片,性能优异,外设丰富,主频高达72/84/108MHz, 配备16至128K Flash,4至16K SRAM,可用于LDS激光测距传感器数据采集,处理和控制决策等;

  GD32E230/E235以及GD32F3x0系列芯片产品保持了完美的软件代码和硬件管脚兼容性,开发者可根据实际系统需求灵活地进行选择切换。

  5.控制系统

  MCU与SoC等主控芯片不仅需承载复杂的算法运算,还需协调各功能模块的无缝对接。结合数据存储支持,主控芯片负责解析感知数据,制定导航清扫策略,并实时调整机器状态,确保清扫任务的高效执行。

  推荐选型:主流型MCU系列芯片GD32F30x和高性能MCU系列芯片GD32E50x

  GD32F30x 基于Cortex-M4内核,通用主流款芯片,主频最高120MHz,搭配128至3072KB Flash, 48-96KB SRAM,集成丰富的互联接口,如UART,SPI,QSPI,I2C,I2S,SDIO, CAN,USB OTG FS,EXMC和Ethernet,可对多个独立模块进行高效且灵活的控制,满足复杂系统开发需求。

  GD32E50x基于Cortex®-M33内核, 主频最高180MHz,搭配128KB到512KB Flash,80KB到128KB SRAM,支持Dual bank读写同步操作,配备硬件三角函数加速器TMU,提高数学运算的处理效率,支持多路高精度PWM信号输出,集成高性能ADC和高速比较器,进一步增强外设连接性(USB OTG HS,CAN FD, SQPI等),具有高抗噪性(ESD 6Kv)。非常适用于数据密集、算法密集、传输密集的高精度工控和消费类应用场景。

  推荐选型:GD25/55系列SPI NOR Flash

  GD25/55系列SPI NOR Flash容量覆盖广,时钟频率支持133MHz及以上,IO接口支持1线/2线/4线/8线,以及支持DTR功能,NOR Flash多与扫地机的语音模块、雷达模块进行搭配。

  推荐选型:GD5F系列SPI NAND Flash

  GD5F系列SPI NAND Flash,容量支持1Gb/2Gb/4Gb,时钟频率133MHz,内置ECC功能,一般搭配SoC方案用于扫地机的导航模块。

  推荐选型:GDQ系列DDR4和GDP DDR3L

  GDQ系列DDR4,容量支持4Gb/8Gb,速率2400/2666/3200Mbps

  GDP系列DDR3L,容量支持2Gb/4Gb,速率1866/2133Mbps

  用作于SoC方案的主存储器。

  6.基站系统

  一般具备自动集尘,自动上下水,抹布清洁,烘干以及抑菌功能,进一步减少家务劳动,解放双手。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  主要应用在水泵、烘干,热风除菌等系统。

  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E2305

  /E23和GD32F3x0

  用作基站系统控制芯片。

  综上所述,兆易创新凭借全方位的技术布局,出色的产品性能,丰富完备的生态系统,及时的支持服务响应,在当前的扫地机器人应用领域已占据了重要的市场地位。展望未来,兆易创新也将继续推陈出新,进一步推动该领域智能化发展进程。


(备注:文章来源于网络,信息仅供参考,不代表本网站观点,如有侵权请联系删除!)

在线留言询价

相关阅读
兆易创新丨从马拉松比赛看人形机器人进化:GD32 MCU筑牢运动控制底座
  在刚落幕的2026年机器人半程马拉松比赛中,冠军机器人“闪电”以50分26秒的成绩率先冲过终点线,一举刷新了人类57分20秒的最好成绩。人形机器人显然已经走出蹒跚学步的阶段,正以稳健的步伐开启加速奔跑的新篇章。  人形机器人的每一次进步,本质上都是运动控制系统的一次跃迁,而芯片正是这一系统的灵魂所在。近日,在2026深圳机器人全产业链大会上,兆易创新MCU市场部李孝剑发表了题为《芯片如何驱动硬件升级,实现机器人运动控制的底层技术闭环》的主题演讲,系统分享了兆易创新的机器人解决方案,以及对行业发展趋势的深度洞察。  三大核心突破 重塑人形机器人  李孝剑指出,人形机器人核心技术的突破体现在三个方面,首先就是自主导航与感知系统的全面升级。当前主流方案普遍采用多模态融合感知,通常集成多达12种传感器,涵盖激光雷达、3D视觉等多种类型。以机器人大脑为中枢,通过多通道协同感知,实现对障碍物的实时识别与路径规划。与此同时,决策算法也在快速迭代中,使机器人具备了自主应对突发状况的能力。  动力系统是机器人能够真正落地的核心所在,而驱动关节又是其中的关键。过去一年,行业内基本都在围绕一体化伺服驱动展开研发。各家均采用一体化关节模组,功率密度提升 60%,峰值扭矩达到400牛米,实现更加流畅自然的步伐。与此同时,散热系统的重要性日益凸显。如今,主动液冷散热已逐步普及,可将核心温度稳定控制在45℃以下。  最后,续航与可靠性的同步提升也是进步方向。半固态电池开始逐步投入使用,能量密度达到350Wh/kg。部分厂家借鉴F1赛车的快速换电方案,并引入动能回收技术。在可靠性层面,关键部位的标准化设计显著延长了产品使用寿命。值得一提的是,电芯特性的发挥与电源管理芯片的性能息息相关,这也是芯片在机器人系统中扮演关键角色的体现之一。  运动性能爆发的底层逻辑  提升机器人的运动水平,本质上与人类运动能力的训练逻辑高度相似。李孝剑表示:“如要提升羽毛球水平,首先需要加强肌肉力量,对应到机器人身上,就是提升关节的瞬时功率。其次,要提升感官能力,对应的是机器人的控制精度与反应速度。人类的反应时间通常在数百毫秒级别,而当前主流芯片已经能够实现毫秒级的控制,这种极其迅捷的反应速度,使其在面对踩空、侧倾等突发状况时可及时做出补偿动作,避免摔倒和损伤。”  运动控制系统的性能提升主要依赖两条关键环路。环路一的提升关键是加快运算速度、提升控制准确度。具体来说,MCU通过传统MOSFET或碳化硅器件驱动关节运转。在关节旋转过程中,编码器与电流采样模块将反馈信号回传至MCU,形成完整的控制闭环。在这一环路中,MCU的运算能力越强,环路的响应速度和控制精度就越高。  环路二的提升关键是提高通信实时性、提升控制频率。关节是被动执行器件,如果小脑下达了动作指令而关节收到的太晚,也会拖慢整个系统的响应速率。当前机器人内部通信总线方案以CAN FD和EtherCAT®为主流。其中,EtherCAT®被视为未来的主流方案,其数据传输速度极快,能够实现微秒级别的响应速率。因此,集成 EtherCAT®功能的MCU将在机器人运控系统中扮演愈发关键的角色。  通过分析可知,MCU担负着驱动电机、采集信号和实时通信的任务。因此,要提升整个运动控制系统的表现就必须选择功能强大的MCU。  破解主控芯片的三重矛盾  伴随机器人动作性能要求的不断攀升,作为主控的MCU芯片也面临着三重矛盾。  第一组是性能与体积的矛盾。  高性能芯片通常伴随更大的功耗与发热,而散热效果又依赖于足够的散热面积。然而机器人关节空间极为有限,这就形成了一对天然的矛盾。针对这一痛点,兆易创新GD32 MCU在保持高性能的同时显著降低动态功耗;同时推出BGA176 10*10mm、WLCSP81 4*4mm等小封装选项,并采用高散热、高导热的封装材料,有效控制芯片结温。以GD32H77x为例,其动态功耗仅为行业其他产品的20%~50%,而主频可达 750MHz、Coremark 跑分则达到国际先进水平,并且支持小封装,真正实现了高性能、小封装和低功耗的兼顾。  第二组是功耗与集成度的矛盾。  为了减小板级面积,芯片需要集成预驱动、通信、感知接口等多种功能模块。但集成度越高,功耗与发热也越高。再加上机器人关节内部需要走线和空心结构,体积约束只会愈加严格。而依托工艺与封装层面的功耗优势,兆易创新可以在有限的芯片面积内集成更多功能。其主推产品GD32H75E将EtherCAT® IP、PHY和编码器接口等多个高价值BOM器件集成于单芯片之中,可帮助客户减少50%~70%的板级系统成本、缩减40%~60%的PCB尺寸,同时降低40%~60%的系统总功耗。  第三组是可靠性与安全的问题。  当芯片结温过高,典型寿命会呈现量级跃迁式的衰减,将严重影响机器人的可靠性与寿命。针对此问题,在低功耗设计的基础上,兆易创新进一步在功能安全层面构建了实时自检机制。截至目前,GD32H7、GD32G5、GD32F5等多个系列的配套STL软件测试库均已获得IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)等级认证。芯片能够持续监控自身运行状态,一旦检测到异常或失效征兆,可提前向“大脑”上报关节磨损或潜在风险,从而最大限度地避免机器人因芯片失效而失控伤人。  全栈布局,驾驭行业大潮  李孝剑强调,兆易创新已与 200 余家机器人厂商建立技术对接,其中超过100家已采用兆易创新的芯片方案。这份亮眼的成绩单,源自兆易创新深厚的技术底蕴。公司在全球32位通用MCU厂商排名中位列第七,GD32 MCU累计出货量已突破25亿颗。在质量体系层面,兆易创新已通过ISO 26262、IEC 61508、ISO/SAE 21434等多项国际权威认证,为机器人级应用提供了坚实的品质背书。与此同时,公司还面向人形机器人提供完整的全栈芯片解决方案,覆盖灵巧手、大小脑、手臂与腿部关节、通信节点、电源管理、编码器及IMU模块等关键环节,真正实现一站式赋能。  在人形机器人的产业规划与战略布局上,中国厂家已占据显著的领先优势。得益于完备、高效的产业链,中国本体企业发展势头十分迅猛。与此同时,与之深度协同的中国芯片厂商,也在面向人形机器人的芯片规划上展现出前瞻性与执行力,持续加速国产化布局。这种“本体+芯片”双轮驱动的协同优势,正推动中国人形机器人产业在技术迭代与量产落地上不断抢占市场先机。
2026-05-06 10:53 阅读量:258
兆易创新GD32F5HC系列MCU全新发布,面向HMI与物联网实现高性能创新升级
  4月22日,兆易创新(GigaDevice)正式推出GD32F5HC系列32位通用微控制器。该产品基于Arm® Cortex®-M33内核打造,以小尺寸、高主频、大存储、强安全为核心优势,同时兼具超低功耗与丰富外设配置,完美契合消费电子、智能家居、工业控制等领域的小型化、高性能、高安全设计需求,为智能终端产品升级提供高性价比芯片解决方案。目前GD32F5HC系列样品、开发板已全面就绪,配套技术文档与软件工具同步开放,可满足客户快速开发与量产需求。  硬核性能 + 硬件级安全  构筑核心竞争优势  GD32F5HC系列搭载Arm® Cortex®-M33内核,主频最高可达200MHz,原生支持DSP数字信号扩展与FPU浮点运算,可高效处理各类复杂运算任务,为设备智能化操作提供坚实算力支撑。在存储配置上,该系列实现了同规格产品中的超大容量突破,内置高达2048KB Flash与320KB SRAM,以及32KB I-Cache,可轻松满足大程序存储、高速数据缓存的应用需求。  芯片集成TrustZone®安全架构,打造硬件级安全防护体系,支持MPU、SAU双层访问控制,从内核层面筑牢安全屏障。内置2Kbits eFuse实现安全密钥存储,集成TRNG真随机数发生器及SHA、DES/3DES、AES、RSA/DH、ECC等全系列硬件加密算法,满足各类密码学运算与高安全等级应用需求。同时芯片支持安全启动、安全存储、安全调试与安全升级全流程防护,搭配独立UID,实现设备全生命周期的安全管理与身份认证。  全维度低功耗设计  适配多场景电源需求  GD32F5HC系列针对电池供电、低功耗需求场景进行了深度优化,支持运行、睡眠、深度睡眠、待机四种功耗模式,各模式下功耗表现优异:运行模式仅30.56mA,待机模式低至3.63uA,相比同类竞品功耗优势显著。  芯片工作电压范围为2.7~3.63V,工作温度覆盖-40℃~+105℃,可适应工业、消费电子等多场景的复杂温湿度与电源环境;同时集成POR/PDR、LVD、BOR等电源管理功能,为设备稳定运行提供多重电源保护,兼顾功耗优化与工作可靠性。  丰富外设与高速接口  打造灵活扩展能力  GD32F5HC系列集成了丰富的高速外设与通信接口,可实现与各类外部设备的灵活连接,满足多场景数据传输与控制需求。数字外设方面,配备2x SPI/1x I2S、1x SQPI、1x QSPI、2x I2C、3x USART、1x USB FS OTG,其中QSPI、SQPI接口支持外接PSRAM/Flash存储器,最高频率可达45MHz,可进一步扩展存储容量;模拟外设搭载1x 12bit ADC,并集成温度传感器、IFRP,可实现高精度模拟信号采集与处理。  定时系统配置同样丰富,拥有1x16位高级定时器、2x32位通用定时器、4x16位通用定时器、1x16位基本定时器等资源,为设备的精准定时、波形控制、系统监控提供全面支持;此外,芯片还拥有8通道DMA0/DMA及DMAMU模块,可大幅提升数据传输效率,释放CPU算力。  完善生态体系加持  加速产品开发落地  兆易创新为GD32F5HC系列打造了全维度完善的开发生态,兼顾图形界面开发与全链条开发支持,全方位降低客户开发门槛,加速产品落地。在GUI开发层面,芯片原生支持LVGL、SEGGER emWin等主流GUI框架,QSPI驱动分辨率可达400*400,可通过USB/SPI 实现功能扩展,依托片上超大资源,轻松打造流畅的人机交互界面,完美适配各类带屏显示设备开发需求。  开发工具与资源层面,提供免费的集成开发环境GD32 Embedded Builder IDE、调试下载工具GD-Link以及多功能编程工具GD32 All-In-One Programmer,同时全面兼容Arm® KEIL、IAR、SEGGER等行业主流开发工具,为开发者提供多样化的开发选择。  多场景全面适配  赋能智能硬件创新升级  GD32F5HC系列提供BGA64与QFN56两种封装选择,最小尺寸支持4*4mm,配合高达54个GPIO引脚、8个唤醒IO,在极致小巧的封装内实现了丰富的外设扩展能力,完美适配各类小型化智能设备的硬件设计。凭借小尺寸、大存储、高安全、低功耗的综合优势,GD32F5HC系列可广泛应用于扫地机、手持类设备、带屏显示类设备等多个场景,包括加热型电子设备、高端美容仪/按摩仪、扫地机激光雷达模块、白电/吸尘器人机界面控制板、Mini LED背光驱动板、打印机控制板、遥控器/游戏手柄等,为各类智能终端产品的小型化、智能化、高安全升级提供核心芯片支撑。  本次GD32F5HC系列的发布,进一步丰富了兆易创新Cortex®-M33内核产品矩阵,以高性价比的产品优势为客户提供更多型号选择,助力消费电子、智能家居等领域的智能硬件创新升级。
2026-04-22 10:03 阅读量:490
兆易创新丨人形机器人马拉松冠军之“芯”:揭秘荣耀闪电背后的“关节力量”
  在刚刚落幕的人形机器人马拉松比赛中,来自荣耀的“齐天大圣队”自主导航机器人 “闪电”以50分26秒的惊人成绩斩获冠军,这一成绩甚至超越了人类男子半马世界纪录。这不仅仅是一次“速度”的突破,对于机器人而言,长距离奔跑意味着控制系统需要在数十万次高频控制循环中持续稳定运行,任何微小的延迟或误差都可能被不断放大。这一成绩的背后,本质上是运动控制能力与系统可靠性的集中体现,也引发了业界对机器人底层技术的广泛关注。  而在这具“钢铁之躯”背后,隐藏着来自兆易创新的芯片产品。荣耀“闪电”机器人最关键的腿部关节控制单元,搭载了多颗兆易创新超高性能MCU——GD32H7,以极致的算力、低延迟响应与稳定性,支撑起了这场超越人类极限的马拉松征程。  决胜毫秒间  为什么腿部关节是机器人马拉松的“生死线”?  在长距离奔跑中,人类依靠强健的腿部肌肉与关节发力。而对于人形机器人而言,每一次落地的冲击、地面的起伏以及动态平衡的实时调整,几乎都是对腿部关节硬件性能的考验。支撑其腿部稳定运行的,并不仅是机械结构或算法模型,更是隐藏在每一个关键关节中的控制系统。  从工程角度看,机器人跑步不是一个简单的连续动作,而是由大量独立控制单元共同完成的复杂系统。人形机器人腿部关节通常具备6个左右的自由度,每个自由度都是一个需要实时响应的关节控制系统。所谓“跑步”,并不是整台机器在运动,而是这些关节在毫秒级时间内持续协同、不断修正的结果。  换句话说:机器人运动控制的本质,不仅是“让它动起来”,而是让每一个关节在正确的时间,以正确的方式协同运动。在这一过程中,无论是传感器信号采集、控制算法执行,还是驱动输出,MCU都是机器人连接感知与执行的核心节点。对于关节控制而言,MCU需要同时满足四类能力:  1.足够快,保证控制环实时执行  跑步是一个高度动态的过程。当脚掌接触地面的瞬间,地面反作用力会迅速变化。MCU 需要在极短的时间内完成“传感器采集—滤波算法—控制量计算(如 FOC 电流环)—PWM 输出”的闭环。如果 MCU 的主频不够高,或者中断响应机制不够快,控制信号就会产生微小的滞后。这种毫秒级的延迟,会导致机器人在跑步中的补偿动作永远比实际受力慢一步,在遇到突发问题(如坑洼路面)时极易摔倒。  在这一方面,兆易创新GD32H7系列提供了面向高动态控制的性能基础:  搭载 600MHz Cortex®-M7 内核,算力强劲,大幅缩短控制运算周期  集成硬件三角函数加速器 ,FPU等专用加速器,使FOC、滤波等算法执行效率更高  TCM 紧耦合内存 + 高速中断架构,实现极低延迟响应,避免控制滞后  高速 ADC 与高级定时器协同,精准匹配跑步动态场景,提升步态稳定性  这些能力的协同作用,使控制系统能够在高频闭环中持续稳定运行,从而在动态运动中及时完成补偿动作,避免因突发的工况变化导致摔倒。  2.足够稳,保证多关节同步一致  如果说“快”解决的是单关节控制是否跟得上,那么“稳”则决定多关节之间是否能够协同一致。  人形机器人跑步涉及比行走更复杂的运动学计算。人形机器人单条腿通常有 6 个甚至更多的自由度,MCU 在处理复杂的逆运动学或基于模型的控制时,还要进行实时的通信调整电机运转角度。如果躯干、髋部、膝盖和脚踝之间的 MCU 通信不同步,就会出现“左脚已落地,右脚还没收回”的协调性问题,工业级通信总线的整合能力,直接决定了同步精度。  在这一方面,GD32H7 系列MCU通过高运算能力与高效数据通路提供支撑:  内置硬件三角函数加速器 TMU + 滤波加速器 FAC,加快响应速度  高带宽总线与大容量片上缓存,保证多自由度并行计算时数据吞吐不卡顿  2×CAN FD、EtherCAT® + 2*PHY 通信保证多关节之间超低延迟通信,满足高动态跑步步态的实时性要求  GD32H7的这些性能使控制系统在多自由度并行计算场景下,依然能够维持稳定的执行节奏。遇到突发问题时可以迅速调整步姿,从而保证机器人运行的动作稳定。  3.足够强,保证复杂任务下仍能可靠运行  在人形机器人真实跑步场景中,需要 MCU 在极端工况下,对关节电机做“精细”掌控,具体表现在:  高精度采样:跑步时电流波动剧烈,要求 MCU 内置的ADC具有极高的采样速率和精度,否则无法准确获取电机转子的位置和电流大小。  高稳定可靠性:关节电机连续几十分钟的高功率输出,腔体温度甚至超过100℃。MCU 要在极端工况下精准地采集电流,控制电机,交互通信,需要达到工业级标准。  针对这些难点,GD32H7系列在感知、可靠性方面提供了完整支撑:  2x14-bit ADC采样速率可达4MSPS,1x12-bit ADC采样速率高达5.3MSPS,多通道同步采样,硬件过采样  工规级标准,105 ℃环温下可600MHz全速工作,频率不降低  任何一点失误都会导致比赛终结。长时间、高质量、持续稳定的工作,是“闪电”制胜的终极法宝。GD32H7工业级高可靠性设计,正好满足这个需求。  4.足够省,既要低功耗省电,又要减少散热  在长达数小时的高速赛跑中,能耗的问题同样突出。多余的能耗产生多余的热量,对稳定性带来极大挑战,并且减少机器人的续航,使机器人需要频繁更换电池。因此,MCU不仅要具备高性能,还需要在性能与功耗之间实现平衡。  在这一方面,GD32H7系列提供了多种电源模式,做到优秀的功耗管理:  支持三种供电模式(LDO/SMPS/直接供电)和五种低功耗模式  内核电压0.9V即可600MHz 稳定运行。比行业其他1.25V以上内核电压的超频产品,同等工况下功耗低50%以上  这些特性的加持,使得GD32H7拥有更少的发热,更强的稳定性,以及更长的续航。  不止于关节  兆易创新的一站式机器人芯片布局  人形机器人的崛起标志着具身智能时代的到来。作为业界领先的半导体供应商,兆易创新已构建起“控制+存储+模拟”的多元化机器人产品矩阵,提供多方位支持:  控制核心  以 GD32H7、GD32F50x 等系列 MCU 为核心,覆盖人形机器人从灵巧手、手臂到躯干及腿部的关节控制需求。  数据存储  提供SPI NOR Flash、SPI NAND Flash、DRAM等多元存储方案。以高数据吞吐量,满足机器人即时启动及实时响应需求,为执行AI决策的大脑提供高速、高可靠的存储支撑。  模拟芯片  以GD30DC1901/GD30DC1902高效率电源芯片、GD30BM2016高精度电池管理AFE为代表,能够实现高效能量转换、最大化利用电池容量。此外,GD30DRE518/GD30DR1488/GD30DR1401电机驱动SoC,基于M33内核并支持CANFD,助力实现机器人电机的快速响应与可靠运行。  从马拉松赛场的夺冠高光,到工业生产与服务场景的的广泛应用,兆易创新的芯片方案正成为驱动机器人进化的重要驱动力之一。依托完善的一站式芯片布局与深厚的本土技术支持生态,兆易创新正致力于降低人形机器人的开发门槛,助力更多优秀的人形机器人产品加速涌现。在具身智能这条长跑赛道上,兆易创新将与行业同行,用每一颗高品质芯片点亮机器人的智慧未来。
2026-04-22 09:55 阅读量:490
“兆易创新杯”第二十一届全国研电赛火热开赛
  随着全球电子信息产业正加速向智能化、网联化、融合化方向演进,汽车电子、边缘 AI、能源电力、人形机器人等新兴赛道迎来爆发式增长,对兼具创新思维与工程实践能力的高端电子人才需求空前迫切。作为中国半导体行业的领军企业,兆易创新(GigaDevice)始终以技术创新为核心,以产教融合为抓手,深度携手第二十一届中国研究生电子设计竞赛,全开放企业命题六大方向,以 “感存算控连” 一体化芯生态为基石,为高校学子打造从理论学习到工程实战的全链路开发平台,助力青年工程师突破技术边界,用创新定义电子产业的未来。  中国研究生电子设计竞赛是由教育部学位管理与研究生教育司(国务院学位办公室)指导的面向全国在读研究生的主流赛事,在全国高校及科研院所中具有广泛影响力,是电子信息领域规模最大、影响力最广的研究生学术科技活动之一。赛事始终聚焦产业前沿需求,引导学生在实战中锤炼软硬件一体化开发能力,累计为行业输送了数十万优秀工程技术人才,成为连接高校人才培养与产业实际需求的重要桥梁。  本届赛事,兆易创新全面升级命题体系与支持资源,设置覆盖汽车电子、边缘 AI、能源电力、人机交互、机器人、全开放创新六大核心方向赛题,依托于MCU、存储、模拟、传感器等全产品线优势,让参赛学子能够直面行业真实痛点,打造兼具创新性、实用性与产业化潜力的优质作品。  六大方向赛题锚定产业痛点,解锁创新无限可能  赛题一:  基于 GD32A7 系列 MCU 的汽车电子系统设计  聚焦新能源汽车与智能驾驶核心需求,以GD32A7车规级MCU为核心,设置智能车灯控制、UWB 数字钥匙与活体检测、动力电池热失控预警、ADAS 前向碰撞预警四大方向,同时开放自主创新应用场景。参赛队伍可深入探索车规级系统的可靠性设计、CAN 总线通信、低功耗休眠与唤醒等关键技术,打造符合汽车工业标准的电控解决方案。  赛题二:  Endpoint AI(边缘 AI)电子系统设计  瞄准 “MCU+AI” 端侧单芯片解决方案主流趋势,要求基于兆易创新主控芯片完成AI算法模型的训练、裁剪与部署,覆盖音频处理、传感器异常检测、工业质量检测、安防识别、边缘计算等多个应用领域。同时兆易创新提供GD32 Embedded AI Tool部署工具,支持多种主流模型格式,大幅降低端侧 AI 开发门槛,鼓励参赛队伍探索边缘 AI 在垂直行业的落地价值。  赛题三:  基于 GD32G5 系列 MCU 的能源电力系统设计  依托GD32G553高性能电源专用 MCU 的数字电源外设与加速计算单元,围绕直流充电+BMS、逆变器、数字电源三大方向展开。参赛队伍可深入研究高效电源拓扑、SOC 精准估算、动态功率分配、故障智能诊断等核心技术,打造高可靠性、高能效的能源电力电子系统,助力双碳目标下的能源产业升级。其中,选择BMS方向参赛时,建议使用GD32C113系列作为单独的主控芯片,AFE芯片务必使用GD30BM2016芯片。  赛题四:  基于 GD32H7 系列的 GDemWin GUI 设计与开发  发挥GD32H7超高性能 MCU 图形渲染能力,基于最新版 GDemWin 与 AppWizard 工具,完成工业 HMI、智能仪表、消费电子等场景的人机交互界面开发。支持自定义控件开发、多语言显示、视频播放、触摸交互等功能,鼓励参赛队伍打造流畅、直观、创新的用户体验。  赛题五:  基于 “感存算控连” 生态的人形 / 工业机器人核心功能系统开发  深度融合兆易创新MCU、存储、模拟、通信全产品线,聚焦机器人两大核心痛点:多关节精准协同控制与多模态传感器融合处理。参赛队伍可利用 GD32H75E EtherCAT 控制器、GD30DR 系列电机驱动、GD25LX高速 Flash等产品,实现工业装配、家庭服务等典型场景的机器人动作设计与智能感知,探索国产芯片在机器人领域的全栈应用。  赛题六:  基于兆易创新多产品线融合的电子系统设计(全开放命题)  为创新思维提供无边界舞台,参赛队伍可自主选择工业控制、物联网、消费电子、智能硬件等任意应用领域,以GD32 MCU为主控,融合兆易创新多条产品线产品,解决行业实际痛点。具备实际商用价值的方案将获得额外加分,优秀作品有机会获得产业孵化支持。  全栈资源支持,护航创新之路  为保障参赛队伍顺利开展研发工作,兆易创新提供从硬件板卡、开发工具到技术资料、社区支持的全方位保障:  免费硬件申请  可申请 GD32A712AI-KIT 车规评估板、GD32H759I-START、GD32G553M-START、GD32F303C-START 四款核心开发套件,以及 GD32 AI 音频子板等专用外设;  专业工具支持  免费提供 GD32 Embedded Builder、GD Embedded AI Tool、GDemWin 及 AppWizard 等官方开发工具,配套完整示例工程;  丰富技术资料  提供芯片手册、原理图、PCB 参考设计、算法例程等全套开发资源,同时有多本开发教材专著提供参考;  专属技术服务  设立研电赛专属技术支持 QQ 群(287470567),由兆易创新资深工程师在线答疑,及时解决开发过程中的技术难题;  合作开发板专属优惠  多款合作伙伴开发板专属优惠,参赛队伍可凭报名表单享受优惠价格。  以赛促学,产教融合,共筑电子产业新未来  人才是产业发展的第一资源,兆易创新始终将大学计划作为公司生态建设的核心组成部分,本届中国研究生电子设计竞赛,既是技术比拼的竞技场,也是创新思想的碰撞场。兆易创新期待广大参赛学子能够充分发挥想象力与创造力,用代码与电路书写青春华章,用技术与热爱探索电子世界的无限可能!  赛事报名与技术支持  报名通道  中国研究生电子设计竞赛官方线上平台
2026-04-21 10:45 阅读量:466
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
BP3621 ROHM Semiconductor
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
TPS63050YFFR Texas Instruments
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
相关百科
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年,现 有超过3500家优质供应商,收录600万种产品型号数据,100 多万种元器件库存可供选购,产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等,为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码:

验证码