機器人關節電機控制：精密、智能和協調的控制系統

機器人技術的迅猛發展已經在多個領域引起了革命性的變革，從制造業到醫療保健，再到日常生活。在機器人的運動控制中，伺服電機扮演著關鍵的角色，它們為機器人的關節提供了動力和精確的運動控制。

機器人關節伺服電機

機器人的關節伺服電機控制是一種先進的技術，依靠電機驅動器、控制算法來完成精確的電流和速度控制，來調整電機的運動，以確保所需的位置、速度和力矩。

隨著控制技術和半導體技術的發展進步，伺服控制廣泛運用于多種領域，常見如：機器人、機器狗、監控、云臺、道閘機、縫紉機和玩具等，目前針對機器人伺服電機控制方案，提出了小型化、開發便捷化、高性價比等更高的設計要求。

FU63xx系列

機器人關節電機控制方案應用

直流無刷電機，因其使用壽命長、低噪聲、高響應等優點，被作為高精度控制的首選電機。專注電機驅動控制芯片領域的峰岹科技，近期推出針對機器人關節電機的專用控制系列芯片FU63xx，將電機驅動、伺服控制和位置傳感器都集成在一顆芯片當中，幫助開發者更簡捷、高效的完成機器人關節電機控制方案。

過去提到伺服控制，總和高精度、高技術、高成本分不開，隨著應用要求提高，緊湊的設計和多功能集成已經成為未來趨勢。峰岹FU63xx系列芯片內置：運放、運放放大電阻、LDO、Pre-Driver功能，更加簡潔的電路設計，可減小控制板體積，適用于機器人各類關節電機及車輪電機，利于節約空間，便于集成化系統開發；其中FU6366芯片還集成了Can通信功能，滿足機器人控制通信需求。

除了集成度高，FU63xx系列芯片采用雙核設計，協同工作，實現各種高性能電機控制。其中8051內核進行常規事務處理，ME專用內核處理電機實時事務。芯片內部集成有乘/除法器、CRC、PI、角度換算和低通濾波器等常用硬件算法模塊，可最大化加快程序運行速度。

角度傳感器：

FU63xx系列關鍵集成技術

FU63xx系列芯片內置12位分辨率角度傳感器，可以檢測軸端磁鐵產生的磁場，并轉換為角度信號。為做到機器人關節精準控制和自適應調節，位置反饋系統作用十分重要，其可實時監測電機的位置和速度。內置以MR（磁阻傳感器）技術為基礎的角度傳感器，擁有高靈敏度，寬磁場范圍等特點，可以檢測大于80Gs的磁場，抗雜散磁場能力強。通過感測電機的同軸磁鐵獲得電機角度，用于電機位置控制和角度計算。

圖：傳統伺服電機控制系統構成示意

圖：峰岹伺服控制高集成芯片示意圖

FU63xx系列將角度傳感器集成在主控芯片中，解決了傳統伺服電機系統分離式角度傳感器芯片的角度信息傳輸延遲問題，角度實時更新，反饋更加及時，系統響應更快，同時系統會根據每個應用進行精度的重新矯正，降低由于傳感器安裝偏差帶來的精度影響。

圖：FU63xx系列芯片和磁鐵的對應關系

精確控制

來自于核心伺服控制算法

伺服電機可實現機器人的關節精確地定位和定向，其在高精度的任務需求中特別重要。峰岹科技擁有著多年伺服算法研發和應用經驗，FU63xx系列芯片提煉了伺服運動控制算法核心（包括震動抑制，角度修正，軌跡規劃等），經過精簡壓縮算法，提高了代碼可讀性和易用性，可廣泛應用到多種位置控制和高響應伺服控制。如下為全范圍段的電機保持精度測試，誤差小于0.1°。

反饋跟蹤給定速度快，跟蹤誤差小于5個單位，折算為度數0.03°

更廣泛的

機器人伺服電機應用方案

FU63xx系列芯片除了應用在機器人、機器狗、監控、云臺、道閘機、縫紉機、玩具上面之外，還可廣泛應用于電動窗簾、自動門、舞臺燈光、卷軸屏、汽車智能旋鈕等場合

FU63xx系列應用選型

FU63xx系列芯片選型

機器人運動關節伺服電機控制是機器人技術中至關重要的組成部分，它驅動了機器人的高精度、智能和協調運動。隨著技術的不斷發展，伺服電機控制將繼續推動機器人在各個領域的應用，為人類創造更多的便利和可能性。運用先進的芯片技術和控制算法，我們可以期待看到更多創新和進步，使機器人變得更加靈活、高效和智能。