为机器人提供高精度磁性编码器国产方案，昆泰芯TMR传感器 KTM5900

2025年5月12日，第十五届松山湖中国IC创新高峰论坛在东莞市松山湖凯悦酒店隆重举行，吸引了众多行业专家探讨集成电路技术的前沿发展。泉州昆泰芯微电子科技有限公司（简称“昆泰芯”）首席执行官武建峰先生发表了题为《KTM5900：智能磁性传感器赋能机器人与自动化》的演讲，分享了KTM5900智能磁性传感器如何以卓越性能推动机器人与自动化行业的发展，重点聚焦安全性、成本控制和生产效率。

昆泰芯作为一家高新技术企业的背景，其产品涵盖磁性传感器、光学编码芯片及信号调理芯片，广泛应用于消费电子、汽车和工业领域，并已实现头部厂商的量产应用。KTM5900基于隧道磁阻效应（TMR）技术，以±0.025°的超高角度精度挑战传统光学编码器，完美诠释了工业4.0时代“小传感器，大算力”的精神。

编码器是机器人的核心感知，KTM5900带来高速高精度角度感知

武建峰详细讲解了编码器芯片在机器人中的作用。编码器芯片通过磁性、光学或电感原理，将位置信号转化为可识别的编码，用于精确控制机器人关节的运动。磁性传感器通过检测磁铁的旋转或直线运动，计算位置变化，适用于轴端、离轴及3D应用。相比光学编码器，磁性传感器对粉尘、油污等环境干扰不敏感，因而在汽车方向盘、油门和刹车踏板等场景中表现出极高的可靠性。

在人形机器人中，编码器芯片需求尤为突出。一个典型的人形机器人需要约14个编码器，每个旋转或线性关节各配备一个。武建峰强调，低延迟是当前机器人设计的重要趋势，因为关节感知的延迟可能导致动作失调，尤其在动态任务中。他将机器人的功能分解为三个核心部分：感知（传感器）、处理（计算）和执行（精准快速的动作）。KTM5900在感知环节表现出色，为机器人提供高精度、低延迟的传感支持。

据悉，KTM5900编码器具备快速自校准功能，能够在各种环境下实现快速学习和自校准。它配备256点查找表，支持线性和非线性误差补偿，精度高达0.05%。此外，KTM5900还采用了TMR技术，确保系统可靠运行。该方案广泛应用于高精度领域，例如使用2M采样速率SAR ADC对高精度磁场进行提取。功能方面，它包括安全性特性（持续进行中），通过集成的芯片功能，确保满足安全性能要求。以上核心优势使得KTM5900成为高精度磁角编码的有效和适应性强的解决方案。

光学编码器因其高精度而广受认可，但易受粉尘、油污等环境因素影响，可靠性受限。KTM5900的磁性编码方案则兼顾了可靠性和灵活性，适应多种安装场景。昆泰芯还开发了适用于超高精度场景的光学编码器方案，通过改进设计提升了环境适应性，满足多样化需求。

机器人落地的关键：安全、可靠性、成本与可制造性挑战

武建峰通过类比，将机器人与人类或动物相提并论，指出机器人需要“敏锐的感知”、“灵活的头脑”和“矫健的执行力”。然而，安全性是机器人进入家庭等复杂环境的最大挑战。他播放了一段名为《机器人的暴怒》的视频，生动展示了不可靠的机器人可能带来的安全风险，尤其是在老人或儿童附近，可能导致严重后果。KTM5900通过双通道冗余、自诊断、实时监测和容错设计等功能，确保了功能安全，符合严格的认证标准。

武建峰强调，功能安全需要系统化的管理，单靠编码器厂商无法实现。他呼吁整个行业协作制定安全标准，以降低随机失效和系统性失效带来的风险，确保机器人成为可靠的工具而非潜在威胁。

成本是机器人普及的另一大障碍。武建峰指出，单个编码器（包括磁铁、芯片和结构件）的成本约为100至200元，对于多关节机器人来说，这是一笔不小的开支。他提出，机器人成本需低于两年普通工人工资，才能在工厂中具有竞争力。KTM5900通过自校准功能，解决了安装公差、热胀冷缩等问题，显著降低了生产复杂度和成本。其1MHz的采样率（1微秒数据输出）支持高速应用，适用于电机端编码器，同时通过自适应设计满足成本敏感场景，如机器狗。

结语

武建峰对机器人行业的未来持谨慎乐观态度。他认为，人形机器人短期内难以进入家庭，但在工厂或户外任务（如上山运水）中具有更大潜力。他提出了三个关键方向：安全性，需通过标准化认证确保；成本，需低于两年工人工资以实现规模化应用；可制造性，通过自校准、自适应技术提高生产效率。KTM5900正是解决这些痛点的创新方案。

最后，武建峰呼吁行业通力合作，制定统一标准，共同应对安全性、成本和生产效率的挑战。昆泰芯的KTM5900以其高精度、高可靠性和低成本特性，为机器人行业的切实落地铺平了道路。