机器人

随着人工智能的迅速发展，相关的机器人芯片需求量暴增。据Omdia预计，全球机器人人工智能芯片组市场规模将达到8.66 亿美元，这将有助于GenAI在机器人领域的普及化。Omdia指出，自从Google在 2022 年推出了用于机器人应用的变压器 RT-1 以来，多个企业都在大力推动 GenAI 在机器人中的广泛应用。除 Google 外，Meta、OpenAI 和丰田等公司正在其机器人应用中试用或测试各种基础模型。CloudMinds、OrionStar 等中国服务机器人供应商，已经成功开发出自己的基础模型，并计划将这些模型与客户端软件系统集成。但是，GenAI 是资源密集型技术。在大多数行业中，由于模型需要大型图形处理单元 （GPU） 集群进行训练和推理， 通常将 GenAI 部署在云端。与之相反的是，机器人更倾向于本地处理，因为他们所参与的任务和业务关键应用通常优先考虑实时控制和超低延迟响应。Omdia 应用智能首席分析师苏廉节评论道：“尽管 NVIDIA 的 GPU 仍然是云基础设施和机器人的首选人工智能芯片组架构，但 Qualcomm、Intel 和 AMD 等非 GPU 供应商已经推出了针对机器视觉、导航和测绘以及功能安全等设备端机器人应用的人工智能系统级芯片 （SoC） 或专用人工智能芯片组。”令人鼓舞的是，GenAI 的广泛应用还促进了人形机器人的普及。人形机器人是最接近人类形态的机器人，因此许多机器人技术专家认为其与类人 GenAI 的结合将是天作之合。在这波热潮中，Agility Robotics、Boston Dynamics、Figure、Tesla、 傅利叶智能、达闼和优必选等公司已推出用于工业和服务领域的各种人形机器人。但是，该技术仍处于起步阶段，未来五年不可能大规模推广。自动导引车 （AGV） 和自主移动机器人 （AMR） 仍是 GenAI 较为成熟的应用形式。苏廉节总结道：“该行业不应专注于炒作，而应集中精力夯实数据和技术基础。对于机器人供应商而言，他们需要通过各种模型优化技术扩展机器人中低功耗 GenAI 的功能，强调实时控制和性能，并更善于利用计算和连接相互融合所带来的优势。对于机器人用户而言，开发特定领域的 GenAI 模型与对道德、安保、安全和性能进行严格审查，将极大促进采用GenAI 的机器人的普及。”

以扫地机器人为例，我们就可以看到相关的芯片需求是有多大。扫地机器人的工作原理是通过搭载在机器人上的传感器和控制系统，对家居环境进行实时感知和识别，从而能够自主规划清洁路线，并利用各种清洁工具对地面进行清洁。自动扫地机器人的核心技术包括图像处理、机器学习、路径规划等方面，通过这些技术的综合应用，机器人能够逐步实现自主化和智能化。一台扫地机器人主要包含主控芯片、传感器芯片、电源管理芯片、WiFi芯片、存储芯片和视觉芯片等。主控芯片是扫地机器人的“大脑”，负责控制机器人的整体运行和智能决策。具体来看，主控芯片通过接收来自传感器的数据，根据预设的算法和程序，对数据进行处理和分析，然后输出相应的控制指令，控制机器人的运动和行为。此外，主控芯片还可以根据机器人的运行状态和环境变化，进行实时的调整和优化，使得机器人能够更好地适应各种复杂的清洁任务。传感器芯片用于感知和判断环境，比如通过激光雷达、超声波或红外线等方式来探测和识别周围的物体和环境。传感器芯片可以感知机器人的电量、速度、温度等自身状态，以及周围环境中的障碍物、家具位置、距离等信息。这些信息被主控芯片接收和处理后，可以控制机器人的运动和行为，实现自主导航、避障、清扫等功能。电源管理芯片可以对扫地机器人的电池进行充电和放电管理，控制电池的电压和电流，保证电池的安全和寿命。同时，电源管理芯片还可以对机器人的电源进行监控和保护，防止过充、过放、过流等问题的发生，保证机器人的正常运行。此外，电源管理芯片还可以对机器人的电源进行节能控制，根据机器人的运行状态和环境变化，进行实时地调整和优化，使得机器人能够更加高效地使用电源，延长电池寿命。WiFi芯片的作用主要是实现与手机或其他智能设备的连接，以便于用户进行远程控制和监控。具体来说，WiFi芯片可以接收来自主控芯片的控制指令，通过内置的WiFi模块，将指令发送到网络中，与手机或其他智能设备建立连接。用户可以通过手机或其他智能设备发送控制指令，控制扫地机器人的运行和清洁任务。

机器人主控芯片常见的芯片类型为 32 位 MCU，部分采用集成度更高的 SOC 或 AI 芯片。主控芯片常见的国内供应商有全志科技、瑞芯微、兆易创新等，国外主要供应商有意法半导体、高通、恩智浦等。机器人传感器芯片的种类很多，包括激光雷达、超声波、红外线等。其中，激光雷达是最为常用的一种，通过发射激光束探测并绘制环境地图，准确地定位和避免障碍物，从而保证扫地机器人的安全性和准确性。传感器芯片常见的供应商有TI、ADI等。机器人电源管理芯片国外厂商有TI、ADI、高通、英飞凌等，占据80%以上的市场份额。目前，国际厂商博通、德州仪器等可提供机器人用的WiFi芯片。机器人用的存储芯片主要是DRAM和NAND闪存。存储市场的供应商比较清晰，国际厂商主要有三星、SK海力士、美光、铠侠、西部数据等。机器人的视觉芯片主要由一些知名的半导体厂商提供，例如恩智浦、三星等。