阿尔法首推氮化镓机器人关节模组

摘要：该模组采用氮化镓高电子迁移率功率芯片，在高能量转换效率与低温升较比上一代机器人关节采用硅基MOS管具有明显优势。更高的开关频率2MHz可实现99.2%能量转换效率，同时支持10ns级快速开关特性（较传统Si基MOS管方案提升40%），温升ΔT≤25K@满载）。

近日，中科阿尔法科技有限公司发布了一款基于氮化镓（GaN）驱动的机器人关节模组（型号：ZK-RI0--PRO--B）。

该模组采用氮化镓高电子迁移率功率芯片，在高能量转换效率与低温升较比上一代机器人关节采用硅基MOS管具有明显优势。更高的开关频率2MHz可实现99.2%能量转换效率，同时支持10ns级快速开关特性（较传统Si基MOS管方案提升40%），温升ΔT≤25K@满载）。尤其在能效与散热方面表现突出，使得人形机器人在长时间工作过程中能够保持较低的能耗和稳定的温度，从而提高了机器人的续航能力和稳定性。关节过热？续航不足？揭示电机技术新挑战。4月19日全球首场人形机器人半程马拉松北京亦庄举办，通过本次比赛，机器人产业发展需要重点解决的技术短板更加清晰明确。例如出现关节过热导致性能衰减或摔倒、动平衡能力不足、需多次换电等问题，为后续产业发展指明方向。

内置中科无线半导体AI ASIC具身机器人动力系统芯片家族关节系列“GaN阵列驱动器芯片”，具有250Hz高频神经反射与5ms全链路时延，这对于人形机器人实现快速、精准的动作控制至关重要。高频神经反射能够确保机器人在复杂环境中迅速做出反应，而低时延则保证了动作的流畅性和连贯性。该技术通过物理3D建模与多模态传感器数据融合输出的阵列控制信号在5ms的时间同时控制机器人数十个关节，不但保持了机器人在高速运动过程中的稳定性，还大幅缩短了机器人的研发训练时间。该关节模组技术无疑将加速了“机器人物理运动控制模型”向标准化，通用化方向发展。

采用了中科无线半导体AI ASIC芯片定制化设计，集成AM数字驱动、GaN阵列、ADC 17bit磁编码多源传感器，创新的CPWM算法采用相位偏移调制及混沌脉宽技术，将等效开关频率提升至4倍基频，自适应死区补偿消除GaN谐波畸变和自研的曼彻斯特编码即时通信接口，多路并行通信，较比传统CAN通信串接方法，通过列队消息发送，容易引起MCU计算资源不足，加上关节过热引进MCU重启和停止工作，导致机器人在行走过程，某个关节失去电动势，导致姿态不稳定和摔倒。

该关节模组采用了低成本的行星减速机方案，在成本得到大幅降低同时其性能得到大幅提升。中科阿尔法持续深耕机器人动力系统组件的研发，为全球机器人产业提供低成本、低延时、低功耗、高性能的解决方案，推动具身智能产业链健康发展。ZK-RI 80-40-PRO-101-B现已开放订购，适用于工业机器人、具身机器人及特种宽温机器人设备等智能传动领域。