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(shè)備，主要依賴霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)進(jìn)行非接觸式信號采集。相比傳統(tǒng)光學(xué)編碼器，磁編碼器具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，可在塵土、油污、高濕或振動環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，且結(jié)構(gòu)更緊湊、抗干擾性強(qiáng)。尤其是在工業(yè)機(jī)器人、人形機(jī)器人、電機(jī)控制等復(fù)雜應(yīng)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(guān)鍵的運(yùn)動控制傳感元件。隨著隧道磁阻（TMR）技術(shù)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(xué)編碼器，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了堅實(shí)的感知基礎(chǔ)。

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(lǐng)域的技術(shù)積淀與產(chǎn)品落地，他同時表明了一個觀點(diǎn)：在“具身智能”成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)新命題的當(dāng)下，真正實(shí)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(gòu)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(yīng)的高精度磁編碼器芯片，具備±0.025°角度精度、180,000RPM支持轉(zhuǎn)速、0.5μs系統(tǒng)響應(yīng)延遲，并內(nèi)建2MHz雙通道SAR ADC與256點(diǎn)誤差修正查找表。這意味著它不僅是一顆精準(zhǔn)的角度感知芯片，更是機(jī)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(zhǔn)、自學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)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(fù)雜的人工調(diào)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(cè)軸等多種磁體配置，可適配多種機(jī)械結(jié)構(gòu)，為不同形態(tài)的機(jī)器人提供高兼容性方案。正如武建峰所強(qiáng)調(diào)：“我們希望把每一顆傳感芯片，做成‘一鍵自適應(yīng)’的裝配單元，讓機(jī)器人像樂高一樣快速拼裝?！?/p>

模塊化生態(tài)布局：構(gòu)建完整“感知中心”

KTM5900是昆泰芯構(gòu)建的“模塊化傳感中心”中的關(guān)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(guān)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(jī)級“運(yùn)動-感知-能耗”協(xié)同系統(tǒng)。

其自動校準(zhǔn)、自學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)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(fù)雜的人工調(diào)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(cè)軸等多種磁體配置，可適配多種機(jī)械結(jié)構(gòu)，為不同形態(tài)的機(jī)器人提供高兼容性方案。

KTM5900的自校準(zhǔn)、自學(xué)習(xí)算法可在裝配初期通過旋轉(zhuǎn)自動修正結(jié)構(gòu)偏差，顯著降低人工校準(zhǔn)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(yīng)’的裝配單元，讓機(jī)器人像樂高一樣快速拼裝。”芯片內(nèi)部集成濾波、幅度匹配、相位正交等多級信號調(diào)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(fù)雜運(yùn)動場景中的穩(wěn)定性。

應(yīng)用案例介紹

編碼器技術(shù)路在編碼器技術(shù)路徑上，磁性、光學(xué)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(fù)雜機(jī)械場景中的優(yōu)選；光學(xué)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(yīng)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(jī)器人“絕影”，實(shí)現(xiàn)65,000點(diǎn)高頻連續(xù)反饋，支持快速跳躍、坡地導(dǎo)航、瞬時變向等復(fù)雜動作。在消費(fèi)級按摩理療機(jī)器人中，3D霍爾芯片實(shí)現(xiàn)按壓力道精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，滿足精細(xì)人機(jī)交互需求。

從實(shí)驗(yàn)室落地需要跨越的四大門檻

武建峰指出，機(jī)器人要真正走出實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)入實(shí)際使用場景，需要跨越四大門檻：響應(yīng)速度、功能安全、成本控制與批量裝配性。他表示：“機(jī)器人的關(guān)節(jié)衰老了，大腦還沒感知到，這不行。”KTM5900正是在這四點(diǎn)上進(jìn)行針對性設(shè)計，成為系統(tǒng)中的高效神經(jīng)節(jié)點(diǎn)。

在昆泰芯黑豹2.0機(jī)器狗實(shí)測中，KTM5900將閉環(huán)響應(yīng)控制時間壓縮至2.4μs，相比傳統(tǒng)磁編碼器的30~50μs，實(shí)現(xiàn)20倍速度提升。其80MHz主頻架構(gòu)、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(yīng)能力，在高頻GaN驅(qū)動環(huán)境下依然運(yùn)行穩(wěn)定，適配未來高性能機(jī)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(gòu)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(qū)動的高精度、高速度、低能耗應(yīng)用，推動機(jī)器人全棧式性能提升。

KTM5900不僅是一款芯片，更是支撐機(jī)器人“感知-決策-控制”閉環(huán)體系的關(guān)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(zhǔn)感受到這個世界。”它不僅填補(bǔ)了高端編碼器國產(chǎn)化空白，更讓機(jī)器人真正具備類人“神經(jīng)反射”能力，為國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的崛起構(gòu)筑堅實(shí)底座。