兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

Release time:2025-03-19
author:AMEYA360
source:兆易创新
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  近年来,机器人的应用领域和形态发展相当快,从家庭、餐厅、到购物中心、酒店,再到仓储物流、工业装备制造,几乎无处不在。尤其值得关注的,是近年来机器人正逐渐从自动化向智能化、自主化蜕变,具备自我学习能力的智能机器人正在颠覆人类对机器人的传统认知。

  根据《智能机器人行业技术产业发展白皮书(2023版)》,2022年全球智能机器人市场规模超过500亿美元,2024年将超过660亿美元。这其中,随着中国工业数字化转型不断深入,中国智能机器人市场规模预计在2024年将达到251亿美元,CAGR达到20%。工业机器人、服务机器人、特种机器人占全球比例将达到50%、35%和24%。

  智慧服务机器人迎来黄金十年

  早在2017年,中国信息通信研究院、IDC国际数据集团和英特尔就共同发布了《人工智能时代的机器人3.0新生态》白皮书。在书中,机器人的发展历程被划分为机器人1.0、机器人2.0、机器人3.0三个时代,对机器人的描述也从“对外界环境没有感知,只能单纯复现人类的示教动作,在制造业领域替代工人进行机械性的重复体力劳动。”逐步进化为“除了具有感知能力实现智能协作,还具有理解和决策的能力,达到自主的服务”和 “在90%,甚至95%的情况可以自主完成任务”。

  这是一种类似互联网的多级火箭发展模式,第一阶段——关键场景,把握垂直应用,提高场景、任务、能力的匹配,提高机器人在关键应用场景的能力,扩大用户基础;第二阶段——人工增强,通过加入持续学习和场景自适应的能力,延伸服务能力,取代部分人力,逐步实现对人的替代,让机器人的能力满足用户预期;第三阶段——规模化,通过云-边-端融合的机器人系统和架构,让机器人达到数百万千万级水平,从而降低价格成本,实现大规模商用。

  根据中国GB/T 39405 2020标准,目前机器人可分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中,服务机器人的应用场景复杂、与人交互密切、市场潜力巨大,对智能化升级最为迫切。数据显示,2023年中国服务机器人市场规模达到约600.16亿元,近五年年均复合增长率达32.41%。而全球机器人市场规模预计将在未来10年内增长近10倍,到2030年全球机器人市场规模将达1600亿至2600亿美元。

  而在众多细分领域中,扫地机器人又是当前应用范围最广、销量最大的服务机器人。

  中商产业研究院发布的《2024-2029年中国扫地机器人行业市场前景预测及未来发展趋势研究报告》显示,2019年至2020年是扫地机器人高速发展的阶段,零售量均超过600万台,此后2年扫地机器人零售量有所下滑。2023年扫地机器人销售回暖,零售量为458万台,同比增长4%。2024年1-4月扫地机器人零售量102万台,同比增长17%。中商产业研究院分析师预测,2024年中国扫地机器人零售量将达525万台。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  因此,近年来,国家也出台了一系列政策文件来支持扫地机器人行业的发展。例如,《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》《“机器人+”应用行动实施方案》《“十四五”机器人产业发展规划》《关于促进绿色智能家电消费若干措施的通知》等文件提出促进智能家电消费,推动机器人发展,为扫地机器人行业的发展提供了有力支持。

  兆易创新扫地机器人解决方案

  作为智能生活终端,扫地机器人的核心竞争力依托于所选择的芯片解决方案,同时结合软件算法的协同发挥,最终呈现出产品整体的卓越表现。兆易创新是一家坚持“多元化布局”战略的公司,旗下电机驱动、电源管理、锂电池充电、信号链,以及微控制器(MCU)与闪存(Flash)等芯片产品,已在扫地机器人行业的领军品牌中实现了广泛应用。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  扫地机器人的核心系统主要分为以下六大类,每一部分都融入了兆易创新芯片的身影:

  1.移动系统

  通过有刷电机驱动芯片实现行走轮灵活移动与精准避障转向能力,当遭遇门槛、地毯等障碍物时,自动调整并抬升底盘以顺利跨越,从而在复杂的室内环境中执行全面细致的清扫任务。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  GD30DR300x 是一款集成电流检测、故障保护等功能的有刷电机驱动器,支持两路逻辑控制,集成了4个大电流MOSFET组成的双向控制电路,电机速度可通过PWM控制,频率最高可达200KHz,支持宽电压输入范围4.5-45V,最大峰值电流6A,且具备过流保护(OCP), 过热保护(TSD),欠压锁定(UVLO)和防MOSFET直通等安全保护功能。该产品规格几乎适用于目前所有类型的扫地机系统需求,尤其是机器人行走轮电机控制方案需求, 比如前转、后转、堵转检测等功能,还用于避障电机、抬升电机、雷达旋转等。

兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力

  2.清洁系统

  电机控制芯片控制边刷与主刷的旋转速度和力度,还有拖地抹布(扫拖一体)的擦拭强度,确保清洁效果既彻底又节能,还可以控制拖地水泵的出水量,确保拖地效果均匀且不留水渍。电机控制芯片与算法紧密结合,实现强吸尘的同时,尽可能降低运行噪音。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  主要应用在水泵,电解水模块。

  推荐选型:无刷电机驱动芯片GD30DR8306

  /8413

  该产品系列集成了三个可单独控制的半桥驱动器,宽电压输入范围4.5-30V,其中GD30DR8413集成了功率级,峰值驱动电流高达3A。此外还集成了用于提供高压侧栅极驱动电流的稳压自举电路、集成电源欠压锁定、过温保护、预防MOSFET直通等保护功能,可防止集成电路和系统因发生故障而损坏。主要应用于扫地机器人主刷、边刷、吸尘等无刷电机场景中。

  3.电源管理系统

  包括有锂电池充电、放电控制(MOS控制,电池直供)、AFE、电量计等,卓越的电源管理能够显著提升设备的续航能力。

  推荐选型:锂电池充电芯片GD30BC2501

  扫地机器人是四节锂电池串联使用的典型应用场景,充电管理芯片会在扫地机器人主板上或在充电坞上,负责对锂电池充电曲线进行管理,以实现高效,安全的充电。GD30BC2501可为4/6节锂电池充电,宽输入电压高达32V; 支持预充,恒压和恒电等充电功能,支持最高5A的开关充电。提供过流保护,电池过温欠温保护,过压欠压保护,热关机等安全保护措施;充电效率高达95%。

  推荐选型:DC-DC降压芯片GD30DC1350

  /1500

  该产品常被用于一级降压电路,其最大输入电压28V/40V,输出电流为3A。

  推荐选型:LDO芯片GD30LD2000/2010

  /240x

  该系列LDO Low Iq的特性可以满足扫地机器人在待机状态的低功耗需求。其中,GD30LD2000/2010主要用于二级降压电路,最大输出为300mA和500mA, GD30LD2000轻负载时静态电流为0.8uA,±2% 输出电压精度,<0.1uA关断电流;有热关断保护和限流保护;GD30LD240x是高压低功耗的高性能LDO,输入电压可达36/45V,输出电流范围为250mA~350mA,常用于一级降压电路。

  推荐选型:信号链芯片GD30AP321/358

  /324、GD30AP8631、GD30CP331

  GD30AP321/358/324为通用运放、GD30AP8631为中高速运放和GD30CP331为通用比较器,可实现外部检测电机电流,并将检测结果反馈给MCU芯片。

  4

  感知系统

  为了精准识别环境、规避障碍并高效导航,扫地机器人集成了包括陀螺仪、超声波传感器、DTOF(直接飞行时间)测距传感器、红外线传感器及LDS(激光测距传感器)等多类感知元件。这些高精度传感器的协同工作,依赖于高效的数据处理芯片,以实现环境信息的即时捕捉与精准解析。

  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E230

  /E235和GD32F3x0

  GD32E230/E235基于Cortex®-M23内核, 主频达到72MHz,配备了16KB到128KB的嵌入式闪存及4KB到16KB的SRAM, 静电防护和抗干扰能力强,具备高可靠性,可应用于加速度传感器、霍尔传感器、超声波传感器等。

  GD32F3x0基于Cortex®-M4内核,通用入门款超高性价比芯片,性能优异,外设丰富,主频高达72/84/108MHz, 配备16至128K Flash,4至16K SRAM,可用于LDS激光测距传感器数据采集,处理和控制决策等;

  GD32E230/E235以及GD32F3x0系列芯片产品保持了完美的软件代码和硬件管脚兼容性,开发者可根据实际系统需求灵活地进行选择切换。

  5.控制系统

  MCU与SoC等主控芯片不仅需承载复杂的算法运算,还需协调各功能模块的无缝对接。结合数据存储支持,主控芯片负责解析感知数据,制定导航清扫策略,并实时调整机器状态,确保清扫任务的高效执行。

  推荐选型:主流型MCU系列芯片GD32F30x和高性能MCU系列芯片GD32E50x

  GD32F30x 基于Cortex-M4内核,通用主流款芯片,主频最高120MHz,搭配128至3072KB Flash, 48-96KB SRAM,集成丰富的互联接口,如UART,SPI,QSPI,I2C,I2S,SDIO, CAN,USB OTG FS,EXMC和Ethernet,可对多个独立模块进行高效且灵活的控制,满足复杂系统开发需求。

  GD32E50x基于Cortex®-M33内核, 主频最高180MHz,搭配128KB到512KB Flash,80KB到128KB SRAM,支持Dual bank读写同步操作,配备硬件三角函数加速器TMU,提高数学运算的处理效率,支持多路高精度PWM信号输出,集成高性能ADC和高速比较器,进一步增强外设连接性(USB OTG HS,CAN FD, SQPI等),具有高抗噪性(ESD 6Kv)。非常适用于数据密集、算法密集、传输密集的高精度工控和消费类应用场景。

  推荐选型:GD25/55系列SPI NOR Flash

  GD25/55系列SPI NOR Flash容量覆盖广,时钟频率支持133MHz及以上,IO接口支持1线/2线/4线/8线,以及支持DTR功能,NOR Flash多与扫地机的语音模块、雷达模块进行搭配。

  推荐选型:GD5F系列SPI NAND Flash

  GD5F系列SPI NAND Flash,容量支持1Gb/2Gb/4Gb,时钟频率133MHz,内置ECC功能,一般搭配SoC方案用于扫地机的导航模块。

  推荐选型:GDQ系列DDR4和GDP DDR3L

  GDQ系列DDR4,容量支持4Gb/8Gb,速率2400/2666/3200Mbps

  GDP系列DDR3L,容量支持2Gb/4Gb,速率1866/2133Mbps

  用作于SoC方案的主存储器。

  6.基站系统

  一般具备自动集尘,自动上下水,抹布清洁,烘干以及抑菌功能,进一步减少家务劳动,解放双手。

  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x

  主要应用在水泵、烘干,热风除菌等系统。

  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E2305

  /E23和GD32F3x0

  用作基站系统控制芯片。

  综上所述,兆易创新凭借全方位的技术布局,出色的产品性能,丰富完备的生态系统,及时的支持服务响应,在当前的扫地机器人应用领域已占据了重要的市场地位。展望未来,兆易创新也将继续推陈出新,进一步推动该领域智能化发展进程。


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兆易创新GD25LX128J系列车规SPI NOR Flash荣膺AEIF“2026国产车规芯片新品十强”
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2026-05-21 09:40 reading:361
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  5 月 21-23 日,2026 国际低空经济与无人系统博览会暨第十一届深圳国际民用无人机展览会(UASE 民用无人机展)将在深圳会展中心(福田)重磅启幕。本次大会将有140多个国家和地区万余名行业专家、学者与企业家齐聚一堂,围绕民用无人机与低空经济产业发展展开高端对话与深度研讨,共探低空产业新未来。  深耕国产芯片领域,赋能低空科技革新。兆易创新将携一站式民用无人机芯片解决方案出席本次盛会,核心展品GD32-Betaflight 飞控等方案将在2号馆2B100亮相。依托多年芯片研发积淀与全栈生态布局,兆易创新持续为民用无人机及低空产业发展提供核心支撑。诚邀各界业内人士、合作伙伴莅临 2B100 展位驻足参观,携手开拓低空经济全新机遇。  兆易创新大会展品亮点速览  兆易创新GD32-Betaflight飞控方案  旗舰级算力,极致响应:采用GD32H7系列MCU为主控,以600 MHz算力支撑Betaflight 的高速闭环控制与复杂滤波  高精度感知,稳定导航:双 IMU 硬件级冗余配合GDY1121高精度气压计与磁力计,有效抑制机身震动噪声,大幅提升航向参考与定点精度  可视化监控,数据透明:板载 OSD 字符叠加,实时监测电压、电流、飞行模式;SPI NOR Flash GD25Q128 支持大容量黑匣子数据回溯,故障分析一目了然  全能接口,灵活适配:预留6路独立 UART/USART,满足多设备并行通信需求;8 路硬件定时器支持 PWM/DShot 输出,适配 4~8 轴电机  基于GD30DR1401的MINI民用无人机电调ESC  Mini ESC 四合一电调  驱动:GD30DR1401(120V 三相栅极驱动器, IO+/ -(A) : 2.0/2.5A),集成5V LDO带载电流100mA以及12V的控制电路,内置死区时间、欠压保护、直通防止功能等安全保护功能  输入电压:2-6S 支持LIHV电池  输出电流:20A  支持电调遥测  支持双向DSHOT  驱动信号支持:DShot150/300/600、MultiShot、OneShot驱动信号  基于GD30BM2016的48V电池管理方案板  最高VBAT电压85V  电池串数3~16cell  电压输入范围0~5V;测量精度±5mV(-40~85℃); 单通道采样时间1ms  电流输入范围±200mV;测量精度0.5%;支持电流电压同步采集  温度测量,最高支持9路NTC(内部集成上拉电阻和bias);测量精度±2℃  支持内部和外部电池均衡;内部均衡电流最大80mA  支持pack的高/低边控制;支持主动fuse控制  硬件保护,OV/UV/SC/OT/UT等  功耗53 uA(Sleep),5 uA(Shutdown)  封装TQFP-48,7*7*1.2 mm  温度范围-40~85 ℃  GD30DC1902WGTR-I 100V 2A同步降压转换器方案板  4.5V-100V输入耐压能力,支持2A连续电流输出  集成400mΩ/120mΩ开关MOS管  开关频率三档可调(300kHz\500kHz\800kHz)  可通过外部电阻选择FPWM(低纹波)或PFM(轻载高效)模式,FPWM模式下支持fly-buck隔离输出  COT控制策略,动态性能好,可减少输出电容  输入欠压、输出过压、过流、过热保护、短路保护(打嗝模式)  FB管脚短路与开路保护  支持预偏置启动  内部 2ms 软启动  集成自举(BST)充电电路  低压差模式,支持 97% 占空比  0.78V FB电压;PG状态指示  240uA低静态电流,4uA关断电流  ESOP8小体积封装  GD30DC1804 100V 3A BUCK 方案板  输入电压4.5~100V,3A连续输出电流能力  集成100mΩ低电阻MOS  可通过外接偏置电压给芯片供电,减少自身功耗,提高效率  集成低侧MOS驱动,可通过外加低侧MOS实现同步降压功能,进一步提高效率  COT控制策略,动态性能优越,快速响应负载变化,减少输出电容  集成欠压、过流、短路、过热保护  固定开关频率450KHz  支持预偏置启动  内置1.3ms软启动  支持PFM(轻载高效)模式  静态电流低至70uA  支持低压差模式,占空比可达 99%  符合 RoHS 标准,无卤素  采用ESOP-8(6mm×4.9mm)封装  展位信息:2号馆2B100
2026-05-14 09:27 reading:460
兆易创新丨从马拉松比赛看人形机器人进化:GD32 MCU筑牢运动控制底座
  在刚落幕的2026年机器人半程马拉松比赛中,冠军机器人“闪电”以50分26秒的成绩率先冲过终点线,一举刷新了人类57分20秒的最好成绩。人形机器人显然已经走出蹒跚学步的阶段,正以稳健的步伐开启加速奔跑的新篇章。  人形机器人的每一次进步,本质上都是运动控制系统的一次跃迁,而芯片正是这一系统的灵魂所在。近日,在2026深圳机器人全产业链大会上,兆易创新MCU市场部李孝剑发表了题为《芯片如何驱动硬件升级,实现机器人运动控制的底层技术闭环》的主题演讲,系统分享了兆易创新的机器人解决方案,以及对行业发展趋势的深度洞察。  三大核心突破 重塑人形机器人  李孝剑指出,人形机器人核心技术的突破体现在三个方面,首先就是自主导航与感知系统的全面升级。当前主流方案普遍采用多模态融合感知,通常集成多达12种传感器,涵盖激光雷达、3D视觉等多种类型。以机器人大脑为中枢,通过多通道协同感知,实现对障碍物的实时识别与路径规划。与此同时,决策算法也在快速迭代中,使机器人具备了自主应对突发状况的能力。  动力系统是机器人能够真正落地的核心所在,而驱动关节又是其中的关键。过去一年,行业内基本都在围绕一体化伺服驱动展开研发。各家均采用一体化关节模组,功率密度提升 60%,峰值扭矩达到400牛米,实现更加流畅自然的步伐。与此同时,散热系统的重要性日益凸显。如今,主动液冷散热已逐步普及,可将核心温度稳定控制在45℃以下。  最后,续航与可靠性的同步提升也是进步方向。半固态电池开始逐步投入使用,能量密度达到350Wh/kg。部分厂家借鉴F1赛车的快速换电方案,并引入动能回收技术。在可靠性层面,关键部位的标准化设计显著延长了产品使用寿命。值得一提的是,电芯特性的发挥与电源管理芯片的性能息息相关,这也是芯片在机器人系统中扮演关键角色的体现之一。  运动性能爆发的底层逻辑  提升机器人的运动水平,本质上与人类运动能力的训练逻辑高度相似。李孝剑表示:“如要提升羽毛球水平,首先需要加强肌肉力量,对应到机器人身上,就是提升关节的瞬时功率。其次,要提升感官能力,对应的是机器人的控制精度与反应速度。人类的反应时间通常在数百毫秒级别,而当前主流芯片已经能够实现毫秒级的控制,这种极其迅捷的反应速度,使其在面对踩空、侧倾等突发状况时可及时做出补偿动作,避免摔倒和损伤。”  运动控制系统的性能提升主要依赖两条关键环路。环路一的提升关键是加快运算速度、提升控制准确度。具体来说,MCU通过传统MOSFET或碳化硅器件驱动关节运转。在关节旋转过程中,编码器与电流采样模块将反馈信号回传至MCU,形成完整的控制闭环。在这一环路中,MCU的运算能力越强,环路的响应速度和控制精度就越高。  环路二的提升关键是提高通信实时性、提升控制频率。关节是被动执行器件,如果小脑下达了动作指令而关节收到的太晚,也会拖慢整个系统的响应速率。当前机器人内部通信总线方案以CAN FD和EtherCAT®为主流。其中,EtherCAT®被视为未来的主流方案,其数据传输速度极快,能够实现微秒级别的响应速率。因此,集成 EtherCAT®功能的MCU将在机器人运控系统中扮演愈发关键的角色。  通过分析可知,MCU担负着驱动电机、采集信号和实时通信的任务。因此,要提升整个运动控制系统的表现就必须选择功能强大的MCU。  破解主控芯片的三重矛盾  伴随机器人动作性能要求的不断攀升,作为主控的MCU芯片也面临着三重矛盾。  第一组是性能与体积的矛盾。  高性能芯片通常伴随更大的功耗与发热,而散热效果又依赖于足够的散热面积。然而机器人关节空间极为有限,这就形成了一对天然的矛盾。针对这一痛点,兆易创新GD32 MCU在保持高性能的同时显著降低动态功耗;同时推出BGA176 10*10mm、WLCSP81 4*4mm等小封装选项,并采用高散热、高导热的封装材料,有效控制芯片结温。以GD32H77x为例,其动态功耗仅为行业其他产品的20%~50%,而主频可达 750MHz、Coremark 跑分则达到国际先进水平,并且支持小封装,真正实现了高性能、小封装和低功耗的兼顾。  第二组是功耗与集成度的矛盾。  为了减小板级面积,芯片需要集成预驱动、通信、感知接口等多种功能模块。但集成度越高,功耗与发热也越高。再加上机器人关节内部需要走线和空心结构,体积约束只会愈加严格。而依托工艺与封装层面的功耗优势,兆易创新可以在有限的芯片面积内集成更多功能。其主推产品GD32H75E将EtherCAT® IP、PHY和编码器接口等多个高价值BOM器件集成于单芯片之中,可帮助客户减少50%~70%的板级系统成本、缩减40%~60%的PCB尺寸,同时降低40%~60%的系统总功耗。  第三组是可靠性与安全的问题。  当芯片结温过高,典型寿命会呈现量级跃迁式的衰减,将严重影响机器人的可靠性与寿命。针对此问题,在低功耗设计的基础上,兆易创新进一步在功能安全层面构建了实时自检机制。截至目前,GD32H7、GD32G5、GD32F5等多个系列的配套STL软件测试库均已获得IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)等级认证。芯片能够持续监控自身运行状态,一旦检测到异常或失效征兆,可提前向“大脑”上报关节磨损或潜在风险,从而最大限度地避免机器人因芯片失效而失控伤人。  全栈布局,驾驭行业大潮  李孝剑强调,兆易创新已与 200 余家机器人厂商建立技术对接,其中超过100家已采用兆易创新的芯片方案。这份亮眼的成绩单,源自兆易创新深厚的技术底蕴。公司在全球32位通用MCU厂商排名中位列第七,GD32 MCU累计出货量已突破25亿颗。在质量体系层面,兆易创新已通过ISO 26262、IEC 61508、ISO/SAE 21434等多项国际权威认证,为机器人级应用提供了坚实的品质背书。与此同时,公司还面向人形机器人提供完整的全栈芯片解决方案,覆盖灵巧手、大小脑、手臂与腿部关节、通信节点、电源管理、编码器及IMU模块等关键环节,真正实现一站式赋能。  在人形机器人的产业规划与战略布局上,中国厂家已占据显著的领先优势。得益于完备、高效的产业链,中国本体企业发展势头十分迅猛。与此同时,与之深度协同的中国芯片厂商,也在面向人形机器人的芯片规划上展现出前瞻性与执行力,持续加速国产化布局。这种“本体+芯片”双轮驱动的协同优势,正推动中国人形机器人产业在技术迭代与量产落地上不断抢占市场先机。
2026-05-06 10:53 reading:552
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