让人形机器人像人一样去感知，这家国产芯片公司选择从信号链入手

【导语】电子发烧友网报道，人形机器人(rén)的(de)感(gǎn)知(zhī)系统作为其智能化的核心窗口，正借助多模态传感器融合技术迈向超越人类的感知水平。芯海科技总经理李晓指出，人形机器人产业将催生巨大芯片需求，尤其在感知层面。芯海科技凭借全信号链技术，为人形机器人打造领先性能的感知反馈系统，特别是在灵巧手电子皮肤及边缘AI方案上取得突破，预示着人形机器人感知能力将迎来质的飞跃，同时强调低功耗设计为未来关键挑战。

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）人形机器人的感知系统，作为其与物理世界交互的关键窗口，极大程度上决定了机器人的智能化水平与应用价值。借助多模态传感器融合，人形机器人有望实现比肩甚至超越人类的感知能力。

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在电子发烧友网《人形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)电(diàn)机(jī)控(kòng)制(zhì)和(hé)传(chuán)感(gǎn)器(qì)》专(zhuān)题(tí)中(zhōng)，芯(xīn)海(hǎi)科(kē)技(jì)模(mó)拟(nǐ)信(xìn)号(hào)链(liàn)产(chǎn)品(pǐn)线(xiàn)总(zǒng)经(jīng)理(lǐ)李(li)晓(xiǎo)在(zài)接(jiē)受(shòu)电(diàn)子(zi)发(fā)烧(shāo)友(you)网(wǎng)采访(fǎng)时(shí)指(zhǐ)出(chū)，人(rén)形机(jī)器(qì)人(rén)的(de)发(fā)展(zhǎn)将(jiāng)如(rú)同(tóng)汽(qì)车(chē)一(yī)般(bān)，成(chéng)长(zhǎng)为(wèi)一(yī)个(gè)规(guī)模(mó)庞(páng)大(dà)的(de)产(chǎn)业(yè)，进(jìn)而(ér)催(cuī)生(shēng)出(chū)广(guǎng)泛(fàn)的(de)芯(xīn)片(piàn)需(xū)求(qiú)，涵(hán)盖(gài)控(kòng)制(zhì)、传(chuán)感(gǎn)、驱(qū)动(dòng)等(děng)多(duō)个(gè)领(lǐng)域。在(zài)感(gǎn)知(zhī)层(céng)面(miàn)，人(rén)类(lèi)能(néng)够(gòu)全方(fāng)位(wèi)感(gǎn)知(zhī)环(huán)境(jìng)，未(wèi)来(lái)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)感(gǎn)知(zhī)能(néng)力(lì)将(jiāng)接(jiē)近(jìn)并(bìng)超(chāo)越(yuè)人(rén)类(lèi)。芯(xīn)海(hǎi)科(kē)技(jì)凭(píng)借(jiè) 20 多(duō)年(nián)对(duì)全信(xìn)号(hào)链(liàn)技(jì)术(shù)的深入钻研，构建了覆盖环境、人机、生理、设备四大维度的智能化解决方案，助力新兴的人形机器人打造具备领(lǐng)先(xiān)性(xìng)能(néng)的(de)感(gǎn)知反馈系统。​

芯海科技信号链应用全景图，图源：芯海科技

构建具备类人感知能力的灵巧手​

人形机器人的感知范畴极为广泛，例如多模态感知融合，通过整合视觉、触觉(jué)、嗅(xiù)觉(jué)等(děng)多(duō)维(wéi)度(dù)传(chuán)感(gǎn)器(qì)，构(gòu)建(jiàn)类(lèi)人(rén)的(de)感(gǎn)知(zhī)体(tǐ)系(xì)；又(yòu)如(rú)触(chù)觉(jué)、嗅(xiù)觉(jué)等(děng)类(lèi)人感觉模拟(nǐ)，借(jiè)助(zhù)基(jī)于(yú)芯(xīn)片(piàn)的(de)感(gǎn)知(zhī)信(xìn)号(hào)链(liàn)，模(mó)拟(nǐ)人(rén)类(lèi)神(shén)经(jīng)元(yuán)的(de)反(fǎn)应(yīng)。​

现(xiàn)阶(jiē)段(duàn)，人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)迫(pò)切(qiè)需(xū)要(yào)两(liǎng)种(zhǒng)关键感(gǎn)知(zhī)能(néng)力(lì)：一(yī)是(shì)对(duì)环(huán)境(jìng)的(de)全方(fāng)位(wèi)感(gǎn)知(zhī)，二(èr)是(shì)拥(yōng)有(yǒu)一(yī)双(shuāng)能(néng)够(gòu)灵(líng)敏(mǐn)感(gǎn)知(zhī)的(de)灵(líng)巧(qiǎo)手(shǒu)。李(li)晓透露，芯海科技的压力触觉技术可模拟人类触觉反馈，提升人形机器人“电子皮肤”的性能和交互自然性。目前，公司在压阻式和电容式触觉感知方面均拥有成熟的方案体系，并已广泛应用于各类人机交互场景，能够迅速迁移至灵巧手的电子皮肤应用中。​

从方案构成来看，灵巧手电子皮肤主要依托柔性传感器阵列实现。将压阻式/电容式柔性传感器阵列覆盖于指尖、手掌等部位，融合压力、温度等多维度信息，塑造灵巧手对触碰物体的 “握感” 与 “感受”。​

当前，灵巧手电子皮肤的设计面临诸多挑战，其中结构与功能的矛盾尤为突出，即在柔性与性能之间寻求平衡。具体而言，在柔性保护层中嵌入传感器时，需兼顾灵敏度与耐用性；同时，多指多关节结构导致传感器布线与信号同步困难。​

李晓强调，若要实现灵巧手的大规模落地，必须妥善解决上述挑战，这需要芯片、材料、算法、方案(àn)等多领域厂商协同合作。据芯海科技的传感器合作伙伴反馈，无论是(shì)基(jī)于(yú)压(yā)阻式还是电容式实现，灵巧手对电子皮肤的核心需求始终是柔性化。从芯片角度而言，柔性方案要求在传感器阵列中实现大量传感器的协同工作。方案的灵敏度由阵列中的多个感知点设定，由于电子皮肤形状不规则，这些感知点也呈不规则分布。然而，出于算法处理的需要，需将这些非规则的感知点尽可能归纳到规则的网格中。一方面，这种设计需要高精度的 ADC 芯片来提升信号采集质量；另一方面，ADC 与传感器需紧密配合，在保持高精度的同时确保高采样速度，有时甚至需要调整 ADC 的产品架构以更好地满足这一(yī)需(xū)求。

如下图所示，芯海科技 CS12 系列高精度 ADC 拥有丰富的产品系列，凭借高精度、高输入阻抗、低增益误差漂移、低功耗等特性，是众多应用领域的理想选择。以 CS1232 为例，其是一款高精度 24 位 Sigmal-Delta ADC，内部集成低噪声仪用放大器，集成 RC 振荡器，最高有效精度(ENOB)可达 23.5 位，可广泛应用于高精度测量领域。芯海科技在汽车、工业、能源等领域积累了大量的高精度 ADC 应用经验，可快速移植到人形机器人领域。

芯海科技高精度 ADC 产品矩阵，图源：芯海科技

李晓指出，电子皮肤设计还有另一关键挑战 —— 低功耗设计。高密度传感器阵列及信号处理模块能耗较高，必须开发低功耗芯片，否则在以电池供电为主的应用场景中难以普及，而人形机器人的广泛应用恰恰主要依赖电池供电。“芯海的信号链产品在保持高精度和高速的同时，在低功耗方面积累了丰富的技术储备。例如，针对智能手机等产品市场，芯海很早就对 3D Touch 这种阵列式产品形态展开低功耗研究，并拥有多项专利技术。可以说，低功耗是芯海信号链产品的显著特点之一。”​

边缘 AI 成为未来发展趋势​

从整体感知系统来看，灵巧手作为人形机器人的末端感知系统，需实现实时感知、处理与反馈，将触觉传感器数据直接映射至驱动系统，达成抓握力的闭环控制。因此，李晓认为，边缘 AI 方案将成为灵巧手感知系统未来发展的主流方向，这就要求更智能的信号链方案与之适配。​

在实现类人控制时，人形机器人的许多感知控制并非以集成式实现，而是在边缘以分布式方式完成。芯海的技术核心在于 “ADC + MCU” 模数混合技术及 AI 算法，通过 “感知、计算、控制、连接、电源管理” 全链路整合，提供芯片、算法、应用方案及 AIoT 等一站式解决方案，助力目标应用构建从数据采集到决策执行的完整(zhěng)闭(bì)环(huán)，实(shí)现(xiàn)对(duì)物(wù)理(lǐ)世(shì)界(jiè)的(de)多(duō)维(wéi)数(shù)字(zì)化(huà)映(yìng)射(shè)。
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李(li)晓特别说明，芯海 “ADC + MCU” 方案中的 MCU 并非普通 MCU，而是定制了诸多数字电路，针对目标场景进行了专门的逻辑控制设计。这种设计在推动边缘 AI 发展的同时，能够保持行业领先的低功耗特性。​

“未来，人形机器人的感知能力必将超越人类，整个人形机器人的 AI 能力也将迎来质的飞跃。但这种能力提升必须以低功耗为前提，使其摆脱线缆束缚。对于人形机器人或灵巧手应用而言，需要构建更多通道、更多维度且更低功耗的感知系统。” 李晓最后总结道。​