英飞凌：强大的一站式服务机器人设计解决方案

机器人已经融入到了我们生活的方方面面，现在酒店、餐饮、娱乐、工业等等各个领域都有机器人在为我们服务。机器人越来越智能，应用场景也越来越多。

6月29日，由Aspencore与深圳市新一代信息通信产业集群联合主办的AIOT 2022国际生态发展大会-智慧机器人分论坛上，英飞凌大中华区电源与传感系统事业部高级市场经理张强介绍了英飞凌强大的服务机器人设计解决方案。

本文主要包括两个部分：第一部分是英飞凌对对机器人特别是服务机器人行业的理解以及预测，第二部分是针对机器人行业的整体解决方案以及一些关键功能模块方面的主要产品。

服务机器人

什么是机器人，为什么我们需要用到机器人？

机器人的出现解决了人们三个主要的诉求。

一是人干不了的活，交给机器人做。比如日本的核电站发生泄露，第一时间内人肯定没有办法进去，我们可以遥控操作一台移动机器人到现场采集物品回来做分析。

二是人干不好的工作交给机器人做。

一台工业机器人可以代替多名工人，人有时候会犯错，而机器人很少犯错，并且可以24小时不停的工作。

三是人不想干的活交给机器人。一条流水生产线上，比如拧螺丝或者做简单的搬运，可以用机器人代替人来做。

机器人现在也越来越多的出现在我们的日常生活中，比如在工厂里有工业机器人、协作机器人，还有用来做搬运的AGV，属于移动机器人。移动机器人除了用在工厂里之外，还可以用在日常生活中。

配送现在除了用移动机器人之外，也有一些公司正在开发用于配送的无人机。家用有扫地机器人、割草机。

机器人从一个高维度上看，可以分为两大类：工业机器人、服务机器人。

工业机器人相比较而言，是一个比较狭义的概念，首先要有三个以上的自由度，并且是用在工业自动化场景中。通过运动学、动力学、轨迹规划、算法，能够实现在臂展范围内，从空间中一个点到另外一个点的运动。目前市场上比较主流的是四轴和六轴产品。

服务机器人相对来说是比较广义的概念，理论上说，根据国际机器人联合会的定义，除了工业机器人之外的其他机器人产品都可以划归到服务机器人这个大种类中。这里列了几个细分的产品，比如协作机器人，除了可以运用在工厂办公之外，在日常生活中，经常看到有些可以看到冰淇淋的收售卖机用的也是协作机器人。移动机器人，包括工厂里用的AGV，也包括日常生活中可以看得到的配送机器人。家用机器人，包括扫地机、割草机、教育机器人、陪伴机器人等等。

针对无人机，也划归了两个大的品类：消费类无人机、商用无人机。商用无人机包括农业无人机，用来洒种、喷洒农药、配送无人机。

机器人市场

工业机器人发展得比较早，目前国内工业机器人每年的销量大概在20多万到30万台，市场保有量在几百万台。机器人市场的年复购增长率在5%左右，还会保持一定的增长。

服务机器人中，有几个产品，包括协作机器人、移动机器人、商用无人机的年复合增长率非常高，超过了40%。这是非常非常高的增长速度，说明这几类机器人在今后几年会迎来爆发式的增长。

另外两个应用，家用机器人和消费类无人机，其增长速度在10%-15%之间，相对较低。原因是市场目前已经有一个相对比较大的体量，但从另一个角度来看，10%的年复合增长率也不低，这两类机器人在今后数年的成长持续性比较高。

机器人的发展趋势

一是智能化。特别是随着AI技术的发展，人工智能让机器人越来越聪明。原来机器人只能做一些重复性比较高的工作，现在机器人能做一些比较复杂的任务，也能适应越来越多的场景。

二是自主性。移动机器人利用自主导航技术，可以从初始点自主运行到目标点，在运行中还能实现自主避障。

三是连接。机器人作为一个智能终端，也要加入到这些连接中，参与数据的传输、数据的分享。

四是效率、安全。譬如拿扫地机器人，随着自主导航的发展，可以做路径规划，打扫效率会大幅提高，并且没有任何死角。安全有两个层面，一是协作机器人，人和机器人在一个工作场景之中，需要保护人的安全，同时也要保护机器人的安全和整个工作场景的安全。二是机器人作为万物互联的终端，它参与到万物互联中必然要传输数据，也需要保护数据的安全。

技术上如何发展？

技术上如何发展才能支撑上面提到的机器人发展的趋势呢？

从传统的角度看，不管是功率密度的提高还是有刷电机到无刷电机的转变，从铅酸电池到无铅酸电池的转变，很多都取得了阶段性成果。功率密度的提高，作为半导体公司，业界在这个方向上也做了很多努力，特别是基于新型半导体材料，基于碳化硅、氮化镓这种材料做出来的功率元器件可以让开放电源工作频率更高，这样尺寸也能缩小。

在新型方向上，技术发展的趋势，包括物理现实系统，对环境做感知和建模的要求更高，需要用到传感器，包括毫米波雷达、视觉传感器以及各种传感器的融合。在安全方面，从工业互联网的角度看，有三个要素：数据、传输、安全，安全的重要性很高。包括数据安全和人机安全

AI技术，人工智能技术的发展，让机器人可以做越来越复杂的任务。

英飞凌机器人一站式解决方案

英飞凌的一站式解决方案及其产品可以划分为三大类。

一是功率产品，包括第一排所有的产品，开放电源、DMS以及第二排里Motor control（见上图）。

二是感知类产品，既包括环境类感知类产品，比如毫米波雷达、ToF、磁传感器等等。

三是连接和安全类的产品，安全方面有加密IC，连接方面有Wifi、蓝牙还有Wifi蓝牙集成芯片。英飞凌的Wifi产品目前已经在全球几十亿台设备上使用，Wifi产品兼容性比较高。

这是英飞凌的MCU，有四个大的系列，左边两个是工业级产品，右边两个是汽车车规级产品。

在机器人上目前用得比较多的XMC系列，特别是4300和4800，英飞凌有两个系列的产品兼容了总线，非常适合于现在机器人对高速通信的需求。PSoC系列中的PSoC6产品非常适合做人机交互，带来了触摸屏的驱动。

右边两个是汽车级产品。目前有些机器人需要上路，在马路上跟车共享一个车道，会有汽车级芯片的需求，可以用到这个AURIX系列。

上图是英飞凌的中低压产品，从20V-300V。有两个系列OptiMOS和StrongIRFET。从不同的电压等级、不同的产品性能以及不同的封装，选择非常多。

特别是针对中低压的MOS，不仅在晶圆角度开发了很多新产品，采用了很多新技术，在封装角度上，中低压影响也非常大，在封装上英飞凌开发出了TO-Leadless，比传统的D2PAK尺寸更小，这个产品在前两年推出市场后很快得到客户的认可。

上图是英飞凌的GATE DRIVER。英飞凌的GATE DRIVER并购IR之后，产品得到了非常大的补充。从功能上看，高低驱动等场景都能覆盖。从隔离的角度看，有隔离的、非隔离的以及各种不同隔离耐压等级要求的产品。

新型半导体材料，碳化硅、氮化镓的驱动和传统硅的MOS不一样，所以也提供了针对新型半导体材料的驱动GATE DRIVER，从应用上看，马达驱动、家电、电动工具、新能源包括充电桩等等应用都能覆盖。

五大感知类传感器XENSI产品

英飞凌的感知类传感器XENSIV，有五大类产品。

一是传感器，是业内目前看到尺寸最小的，除了这个芯片之外还有有专利的算法，可以增加检测的精度，目前广泛用在会议室，通过二氧化碳传感器和新风系统联动，当二氧化碳的浓度比较高时，新风系统自动工作启动。

二是大气压传感器，是业内精度最高的一款产品，在相对高度只要有两个厘米的变化，我们的传感器就能识别得到。目前在机器人应用里，比较适合于需要做称电梯的机器人应用，通过气压传感器可以准确识别机器人的高度，进而识别到机器人所在的楼层。

三是毫米波雷达，有24G、60G，其中24G的雷达在无人机的避障场景上用得比较多，60G的检测距离近一些，测到10米左右，但检测精度分辨度比较高，通过毫米波雷达都能识别到我们的心跳，所以会议室里可以做一个存在检测。

四是3D iToF，目前有两个分辨率产品，分别是Q VGA和VGA，大概可以识别到8万个点。目前除了在机器人可以用iToF避障之外，手机、新能源汽车对iTof的需求比较明确。

五是硅麦，麦克风。从晶圆角度看，英飞凌的硅麦市场占有率排第一位，市场份额超过40%。用英飞凌的硅麦，特别是高信道比的产品可以做到73个BP，用这些高信道产品，更好的收集环境的声音，帮助我们做语音识别算法的公司实现更好的人机交互的效果。

英飞凌产品汇总

上图是英飞凌机器人解决方案方面的产品汇总，包括60G的雷达、3D IR ToF、硅麦、磁传感器等。

关于IR ToF新应用

IR ToF以前主要做避障，但最近业内一家头部扫地机器人公司推出了一款产品，选用了英飞凌IR ToF解决方案，用它替代了传统激光雷达。用IR ToF一颗芯片就可以实现包括建图、导航、避障所有功能集成到一起，这是业内技术上的突破。