Microchip推出“无磁”机器人关节感知与控制解决方案

在机器人设计领域，传统磁编码器因易受杂散磁场干扰而导致的角度测量误差问题长期困扰着工程师。特别是在使用谐波减速器或力矩电机的场合，磁场干扰使得精度难以保证，结构设计也因此受限。Microchip Technology最新推出的LX34070电感式位置传感器结合dsPIC33AK32MC102数字信号控制器（DSC），为这一难题提供了创新性解决方案，实现了高精度、低成本且免受磁场干扰的关节感知与控制。

LX34070：无磁电感式位置传感技术

LX34070摒弃了传统的磁编码器设计，采用基于PCB线圈的电感感应原理，从根本上消除了杂散磁场的影响。其核心技术亮点包括：

激励频率范围：1.5 MHz至6 MHz，驱动初级线圈产生交变磁场；

差分Sin/Cos输出：直接提供绝对角度信息，无需额外屏蔽措施；

次级线圈电压比计算：通过检测次级线圈间的差分电压比例，准确得出旋转角度；

双LX34070配置：支持内外环“游标”算法，进一步提升角度分辨率与稳定性。

这种设计不仅提高了测量精度，还允许更灵活的机械布局，例如空心杯电机内部穿线成为可能，极大简化了机器人关节的设计复杂度。

dsPIC33AK32MC102：专为机器人优化的DSC

为了配合LX34070实现高效闭环控制，dsPIC33AK32MC102集成了多项针对机器人应用优化的功能：

32位DSP引擎：搭配最高40 MSPS的12位ADC，能够实时处理LX34070的模拟差分输出；

四组独立HRPWM模块：具备2.5 ns分辨率，内置硬件死区生成与故障保护机制，确保电流环响应时间小于1 μs；

三路高速运算放大器与DAC：支持高达100 MHz的轨对轨操作及5 ns转换速率的12位调制比较器，便于构建精确的电机控制回路；

符合IEC 61508/ASIL-B标准的安全特性：如上电自检、时钟监控、闪存ECC等，保障系统运行安全。

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应用场景与效益分析

该方案适用于多种机器人应用场景，显著提升了性能并降低了成本：

协作机器人关节：相比传统旋转变压器方案，厚度减少40%，单关节成本降低超过30%；

人形机器人旋转/直线模组：满足高性能与低重量需求，特别适合需要快速动态响应的应用；

医疗手术机械臂：由于采用了非磁性材料，完全兼容MRI环境，并通过ASIL-C认证确保医疗安全性；

四足/双足机器人：支持高达100 kHz的电流环更新频率和大于500 Hz的力控带宽，助力机器人实现复杂运动模式。