在剛剛舉辦的人形機(jī)器人科技創(chuàng)新大會(huì)中，泰克科技（Tektronix）作為測(cè)試、測(cè)量和監(jiān)測(cè)解決方案的創(chuàng)新者，展示了其全鏈路測(cè)試解決方案，為與會(huì)者提供了深入了解其在人形機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域的最新進(jìn)展和創(chuàng)新技術(shù)的機(jī)會(huì)。
在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和柔性關(guān)節(jié)技術(shù)的深度融合，為人形機(jī)器人的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力，使其從曾經(jīng)遙不可及的科幻概念，逐漸走進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活，在諸多領(lǐng)域嶄露頭角。2025 年蛇年春晚，人形機(jī)器人驚艷亮相，它們靈動(dòng)的身姿、流暢的動(dòng)作，為全國(guó)觀眾帶來(lái)了一場(chǎng)別開(kāi)生面的科技盛宴，也讓人形機(jī)器人這一前沿科技成果以最直觀的方式呈現(xiàn)在大眾眼前。
人形機(jī)器人作為“具身智能”的典型代表，通過(guò)模擬人類(lèi)的形態(tài)和行為模式，具備了獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。2024 年全球發(fā)布超 30 款整機(jī)新品，2025 年被看作“量產(chǎn)元年”，預(yù)計(jì) 2024 - 2035 年，中國(guó)人型機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模會(huì)從約 27.6 億元大幅增長(zhǎng)到 3000 億元。在工業(yè)救援場(chǎng)景中，它們能夠憑借靈活的肢體和精準(zhǔn)的環(huán)境感知能力，深入危險(xiǎn)區(qū)域，完成復(fù)雜的救援任務(wù)，保障救援人員的安全；在家庭服務(wù)領(lǐng)域，人形機(jī)器人可以承擔(dān)起家務(wù)勞動(dòng)、陪伴老人兒童等工作，為人們的生活提供便利；在醫(yī)療輔助方面，它們能夠協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)、護(hù)理病人，提升醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。
國(guó)家高度重視人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極出臺(tái)多項(xiàng)支持政策。不僅搭建了通用具身智能平臺(tái)——“格物”，為技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，還設(shè)立了國(guó)家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心開(kāi)放基金，吸引了大量科研力量和社會(huì)資本投入到這一領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了人形機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國(guó)家政策的引導(dǎo)和支持下，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，有望成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。
人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的測(cè)試新挑戰(zhàn)
人形機(jī)器人的總體架構(gòu)，基本功能模塊主要包括感知層、決策層和執(zhí)行層，以及用于續(xù)航保障的電池。各層相互協(xié)作，使機(jī)器人能夠感知環(huán)境、做出決策并執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜任務(wù)。
1、感知層
感知層主要通過(guò)各類(lèi)傳感器實(shí)時(shí)感知機(jī)器人自身狀態(tài)和周?chē)h(huán)境信息，如視覺(jué)傳感器采集圖像信息，聽(tīng)覺(jué)傳感器捕捉聲音信號(hào)，觸覺(jué)傳感器感知壓力、溫度等，為機(jī)器人后續(xù)決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。加速度計(jì)在機(jī)器人行走時(shí)監(jiān)測(cè)腳步加速度，以判斷行走速度、步伐大小和平衡狀態(tài)；陀螺儀在機(jī)器人轉(zhuǎn)身、轉(zhuǎn)頭時(shí)，精確測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度和角速度，幫助機(jī)器人精準(zhǔn)定位目標(biāo)。
2、決策層
決策層在機(jī)器人運(yùn)行中處于核心樞紐地位，它接收并深度處理感知層傳來(lái)的數(shù)據(jù)，做出精準(zhǔn)決策，指揮執(zhí)行層行動(dòng)。決策層的核心任務(wù)是處理感知層收集的海量數(shù)據(jù)，機(jī)器人的視覺(jué)傳感器每秒可能采集數(shù)十甚至上百幀圖像，每幀都包含大量像素信息。決策層中的主控芯片集成強(qiáng)大計(jì)算單元和復(fù)雜算法，像高性能 CPU、擅長(zhǎng)并行計(jì)算的 GPU，以及專(zhuān)為深度學(xué)習(xí)優(yōu)化的 NPU 等協(xié)同工作。比如在物流倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景中，能根據(jù)環(huán)境地圖、貨物位置和自身位置信息，實(shí)時(shí)分析規(guī)劃出最優(yōu)搬運(yùn)路徑。
3、執(zhí)行層
執(zhí)行層由執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，根據(jù)決策層的指令完成相應(yīng)動(dòng)作。執(zhí)行器是執(zhí)行層的關(guān)鍵部件，像特斯拉Optimus的線性執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，分別由無(wú)框力矩電機(jī)、行星滾柱絲杠、諧波減速器等多種零部件構(gòu)成，它們協(xié)同工作，精確控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種動(dòng)作，如行走、抓取物品等。
4、電池
電池對(duì)人形機(jī)器人至關(guān)重要，直接決定其持續(xù)工作能力。在服務(wù)行業(yè)，如酒店導(dǎo)覽、餐廳服務(wù)機(jī)器人，需長(zhǎng)時(shí)間穿梭于不同區(qū)域，若電池續(xù)航不足，頻繁充電會(huì)中斷服務(wù)，降低效率，影響用戶(hù)體驗(yàn)。在工業(yè)制造領(lǐng)域，機(jī)器人需在生產(chǎn)線持續(xù)作業(yè)，短續(xù)航可能導(dǎo)致生產(chǎn)停滯，增加生產(chǎn)成本。在復(fù)雜救援場(chǎng)景中，續(xù)航不夠會(huì)使機(jī)器人無(wú)法完成長(zhǎng)時(shí)搜索、救援任務(wù)，危及生命財(cái)產(chǎn)安全。
泰克全鏈路測(cè)試解決方案
泰克科技的全鏈路測(cè)試解決方案為人形機(jī)器人的測(cè)試測(cè)量全方位保駕護(hù)航。
感知層
在人形機(jī)器人的感知層設(shè)計(jì)和調(diào)試中，圖像和視頻信息主要通過(guò)MIPI D-PHY總線進(jìn)行傳輸。對(duì)于需要遠(yuǎn)距離傳輸至域控制器或中央處理單元的數(shù)據(jù)，還會(huì)采用車(chē)載以太網(wǎng)、GMSL、FPD-link等總線標(biāo)準(zhǔn)。泰克科技提供的MIPI D-PHY測(cè)試解決方案全面而高效，完全遵循MIPI D-PHY規(guī)范，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的全自動(dòng)、百分百覆蓋測(cè)試，包括在高速和低功耗狀態(tài)下的多項(xiàng)測(cè)量。該方案操作簡(jiǎn)便，通過(guò)TekExpress軟件可實(shí)現(xiàn)一鍵測(cè)試，其直觀的圖形用戶(hù)界面支持靈活探測(cè)，并能解碼DSI和CSI總線，有效幫助工程師解決MIPI設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。
泰克的車(chē)載以太網(wǎng)測(cè)試方案遵循IEEE和Open Alliance標(biāo)準(zhǔn)，支持10base-T1S、100base-T1、1000base-T1以及2.5G/5G/10G車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)射器合規(guī)性測(cè)試，涵蓋電氣信號(hào)和抖動(dòng)分析等。該方案通過(guò)向?qū)?shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測(cè)試，自動(dòng)配置設(shè)備，顯著縮短測(cè)試時(shí)間，并能生成包含波形測(cè)試結(jié)果的詳細(xì)報(bào)告，便于后續(xù)分析。泰克同樣具備測(cè)試GMSL、FPD-link等復(fù)雜專(zhuān)用總線的能力。
決策層
在決策層，中央處理單元通過(guò)車(chē)載以太網(wǎng)連接機(jī)器人的各個(gè)感知和行動(dòng)部件，同時(shí)利用PCIe在CPU、GPU、存儲(chǔ)等芯片間構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳輸。作為PCI-SIG工作組成員，泰克在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)驗(yàn)證方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，提供的測(cè)試方案覆蓋PCIe 1.0至6.0多代標(biāo)準(zhǔn)，支持base和CEM測(cè)試，確保全面的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)試。
執(zhí)行層
執(zhí)行層方面，關(guān)節(jié)或靈巧手的行動(dòng)邏輯依賴(lài)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要對(duì)電機(jī)策略及其效果進(jìn)行精細(xì)調(diào)校。泰克的IMDA（逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分析）方案，利用5/6系列示波器的高精度優(yōu)勢(shì)，為交流感應(yīng)、永磁同步、無(wú)刷直流電機(jī)等系統(tǒng)提供精確的電氣測(cè)量。該方案支持三相電機(jī)策略的測(cè)量驗(yàn)證，具備自動(dòng)設(shè)置、諧波門(mén)控等功能，并能提供電能質(zhì)量測(cè)量趨勢(shì)圖，支持多種傳感器進(jìn)行機(jī)械測(cè)量，軟件還能自動(dòng)生成報(bào)告，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)流程。
電池
電池測(cè)試方面，泰克的方案涉及多種設(shè)備，其中DMM（數(shù)字萬(wàn)用表）尤為關(guān)鍵。在電池測(cè)試中，開(kāi)路電壓（OCV）測(cè)量至關(guān)重要，DMM可以直接連接電池測(cè)量直流電壓。例如，Keithley DMM7510這款7位半DMM，憑借其高精度能夠檢測(cè)出開(kāi)路電壓的微小差異，有助于識(shí)別有缺陷的電芯，對(duì)電池制造和性能評(píng)估具有重要意義。泰克的其他測(cè)試設(shè)備也與之協(xié)同工作，共同保障電池研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量的可靠性。
