人形机器人产业正迎来高速发展，作为智能机器人领域的典型应用，它集成了机械制造、材料科学、通信技术、传感器技术、控制技术、仿生学和人工智能等等多个交叉学科，代表了机电一体化，自动化，智能化的一个最高水准，它在智能机器人领域中拥有最高的集成度和技术挑战性。
本篇内容全面分享了 ADI 在人形机器人领域的技术和解决方案，涉及实时控制、感知和通信连接等多个方面：
1、运动控制上，ADI Trinamic 产品 TMC9660 是一款智能栅极驱动器 IC，内置伺服 (FOC) 控制器和降压转换器，客户无需软件编程即可轻松实现高级电机和运动控制；
2、位置检测上，ADI 新型的单芯片多圈和角度位置传感器 ADMT4000，其特点在于断电后能够保持位置信息，无需重新校零，简化了系统设计；
3、实时通信上，ADI 提供了包括工业以太网、GMSL 高速串行接口等多种选择，以满足机器人与外部设备进行高速数据传输的需求。
ADI人形机器人领域的核心产品
图 1 展示了 ADI 在人形机器人方面的解决方案，包括：1、通信连接：高速 GMSL、高速的以太网、USB、无线 smart mesh 等；2、传感器：跟踪运动和方向的 IMU；3、视觉检测：3D ToF 相机及毫米波雷达；4、振动检测：振动传感器；5、关节运动控制：多圈位置编码器和 TMC；6、安全加密芯片及电源管理芯片。
电机驱动器和运动控制器
运动控制是人形机器人的核心硬件，作为关键执行组件来驱动机器人执行机构进行运动。运动组件主要安装在机器人的关节处，也就是说连杆机构的连接处，通过将电机的旋转运动转化为驱动连杆机构的运动。
驱动器或执行器由多种零部件组成，包括起传动装置作用的电机减速器、位置传感装置的编码器、控制板和控制软件等。
TMC9660 是应用于人形机器人的一款电机驱动器和运动控制器，这颗 IC 的最大的特点是具有智能栅极驱动器 IC，内置伺服（FOC）控制器和降压转换器以及快速模拟电流感应（ADC 和 CSA）。
控制环路的最高频率达到 100kHz，控制环路频率的提高能够降低电机的电流/扭矩纹波，增加电机控制带宽，实现更高的动态范围。可以无需软件编程即可轻松实现高级的 FOC 控制算法，最大程度的方便了客户使用。
TMC 9060 适用于不同的电机，主要支持的电机包括 PMSM 永磁同步电机，无刷直流电机 BLDC,步进和有刷直流电机。内部集成了 PI 位置控制器，8 点斜坡发生器，支持 A/B/N 编码器，霍尔传感器和 SPI 接口编码器。
图 2 介绍了 TMC96600 子系统图，上面部分展示了对霍尔传感器的支持，左
下角展示了对步进电机的支持；右下角展示了人形机器人应用中的电机驱动方面对主流双编码器解决方案的支持。
TMC9660 功能概述
⚫ 70V 智能栅极驱动器 (GDRV)是高度集成的单片栅极驱动器和电机控制器 IC，最多可驱动 4 个半桥(NMOS)，具有 12V 栅极驱动的输出电压，支持高达 1A 的拉电流和 2A 的灌电流，支持可编程；
⚫ 运动控制核心模块：FOC 控制环频率最高可达 100kHz，在上位机输入速度和位置等参数则可输出控制信号来直接控制电机，达到所需要的速度和位置，无需再完成 FOC 的一些算法；内部硬件集成了一个 8 点斜坡发生器，具有实时谐波计算功能；电机位置反馈接口支持 A/B/N 编码器，U/V/W 编码器和带有 SPI 接口的霍尔编码器；
⚫ 测量单元：提供了 4 个高带宽 15MHz 差分双向电流检测器 CSA，用于分流测量；支持可编程增益 5x、10x、20x、40x 及直通。集成了 4 个 13 位 ADC，主要用于同步采样；
⚫ 电源管理模块：支持高达 70V 输入，5.8V 输出，600mA 的同步压降，提供两个外部 LDO，可以配置为 2.5V / 3.3V / 5V，150mA 输出。
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