GaN技術助力人形機器人伺服系統提升控制精度與功率密度
人形機器人整合了許多子系統，其中包括伺服控制系統，電池管理系統(BMS)，感測器系統，AI系統控制等。將這些系統整合至人員體積中，同時維持複雜系統的平穩運作，要符合尺寸與散熱需求是極富挑戰性的。人形機器人中空間最受限的子系統是伺服控制系統。為了達到與人類類似的運動範圍，機器人中通常部署了約40部伺服馬達(PMSM)和控制系統。馬達分布在身體的不同部位，例如頸部、軀幹、手臂、腿部、腳趾等。此編號不包括手中的電機。若要模擬人的手自由度，一隻手即可整合十幾個以上的微馬達。這些馬達的功率需求視執行的特定功能而定；例如，驅動機器人手指的馬達可能只需要幾安培，而驅動髖部或腿部的馬達則需要100安培以上。
與傳統伺服系統相比，人形機器人的伺服系統具有更高的控制精度、尺寸和散熱要求。本文說明GaN(氮化鎵)技術在馬達驅動中的各種優勢，並展示GaN如何協助解決人形機器人伺服系統所面臨的挑戰。
在伺服馬達驅動應用中，馬達控制通常可分為幾個控制迴路層：電流/扭力迴路、速度迴路、位置迴路及更高階的動作控制迴路。這些迴路通常以串接方式配置，每個都有自己的「即時」處理需求。電流或扭力迴路是最快的控制迴路。每個上游迴路在該迴路前會有多個迴路運作，並提供輸入參考至下游迴路。控制迴路最重要的部分是電流迴路。FET切換頻率通常與電流迴路相同，約為8kHz至32kHz。電流迴路的速度會直接影響馬達控制的準確度和回應速度。人形機器人的簡單動作包含控制許多伺服馬達。為了在機器人體中協調將近40個馬達，同時維持系統穩定性，每個接頭的控制精度和反應速度必須符合非常高的要求。提高馬達控制迴路速度和PWM頻率，即可滿足這些需求。例如，...
2025 年 07 月 15 日
