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具身智能控制器:驱动智能机器人跨越式发展的核心引擎——国讯芯微具身智能控制器的技术演进路径
2026-01-195

近年来,我国智能机器人产业爆发式增长,作为其核心零部件的具身智能控制器产业也取得了飞跃式发展,行业有关机构统计分析,我国智能控制器行业近五年年均复合增长率高达12.5%。作为连接物理世界与数字世界的“神经中枢”,具身智能控制器技术的突破直接决定着机器人能否突破“能工”到“智匠”的临界点。

一、具身智能控制器的研发创新

具身智能控制器通过集成感知、决策、执行三大核心功能,构建起机器人的完整智能体系。可以说具身智能控制器就是智能机器人的“智慧大脑”与“运动中枢”。以国讯芯微为例,2023年公司就对核心功能进行布局、开展多维突破,2024年推出的Galaxy系列NSPIC-R006NP+具身智能操作系统,搭载NECRO实时操作系统,实现微秒级抖动控制(≤15μs满载)和纳秒级中断响应(<100ns),确保多模态数据采集、处理与控制的精准同步,支持12路GMSL摄像头、力觉/触觉传感器等多模态数据硬实时同步,以此降低感知与执行误差率。EtherCAT(以太网控制自动化技术)同步多主站技术最小控制周期125μs,多主站数据同步精度达纳秒级,可高效协同机器人全身关节与传感器。

传统X86+AI芯片架构存在网络延迟、系统抖动等问题,在国讯芯微的异构计算架构中,这些问题得到了根本性解决。国讯芯微独创的大小脑一体端到端协同机制,将GPU负责的智能决策与CPU控制的运动执行通过实时操作系统解耦,使系统交互速度提升至纳秒级。这种架构创新使机器人控制延迟时间被压缩,为手眼协调等复杂任务提供技术保障。

二、具身智能控制器产业加速变革

具身智能控制器的技术突破直接推动智能机器人应用场景的质变。在医疗领域,控制器精度提升可以显著降低手术机器人的定位误差;在工业场景,多轴联动控制技术使协作机器人节拍时间大幅度缩短;在服务领域,自然交互能力的提升也驱动了机器人客户满意度的提升。据行业权威机构预测数据,2025-2030年控制器技术升级将带动全球机器人市场规模以38%的复合年均增长率扩张。

现阶段的电机控制器行业呈现出显著的多合一趋势,也可以说是一场“硬件架构的集成化革命”。如华为DriveONE系统通过集成BCU、PDU、DCDC等七大部件,使功率密度提升35%,成本降低22%。这种集成化设计在智能机器人领域催生出了新型驱动单元,如步科股份的模块化关节控制器,将无框力矩电机、谐波减速器、力传感器集成于200mm3空间内,实现30N·m扭矩输出与0.01°位置精度。

与此同时,材料科学的突破性应用也在影响着控制器的能效标准。碳化硅(SiC)功率器件的普及正在改写控制器能效标准。科博达开发的SiC电机控制器使整车续航提升8%,系统损耗降低60%。在机器人领域,英飞凌的CoolSiC?MOSFET模块使关节驱动器效率突破97%,温升控制在40℃以内,为持续高负载运行提供保障。

具身智能控制器软件架构随着行业发展也在经历着巨大变化,国讯芯微自主研发的NECRO实时操作系统,通过微秒级抖动控制(Cyclictest≤2μs)和纳秒级中断响应,可以支持多模态感知数据的实时融合。此外,国讯芯微开发的VLM视觉-语言模型,可在AGX Orin平台上实现30Tokens/s的推理速度,使机器人具备场景理解能力,不再局限于“执行”,而是会“思考”。也就是说,具身智能控制器的技术演变是从“功能控制”到“智能决策”的跨越,而不是仅仅停留于“执行控制”。

三、具身智能控制器市场竞争格局不断演进

众所周知,控制器是机器人的核心零部件,主要提供“大脑”AI感知、计算、规划、决策的算力,“小脑”运动控制的计算和处理以及机器人全身通讯,类似于人的大小脑和神经网络系统,是最重要的零部件之一。随着具身机器人的发展和市场普及,机器人控制器市场将迎来一个数千亿级的巨大新型市场机会。

在此市场环境下,各类企业产业模块快速发展,竞争力巨大的同时也存在着明显的差异化。国际巨头如西门子、ABB聚焦高端市场,其TIA Portal平台实现从PLC到驱动器的全流程数字化。本土企业则通过垂直整合建立优势:如拓邦股份的“三电一网”技术体系覆盖了电控、电机、电池全链条;而和泰通过收购铖昌科技切入微波射频领域,开发出支持5G通信的机器人控制器。在这些模式下,全球企业之间似乎存在着巨大的竞争力,但也迸发出了不少新型生态合作模式。

深圳机器人6S店开创的“研发-生产-应用-服务”闭环生态,使控制器企业直接触达终端需求。开普勒机器人通过与兆丰股份、汉威科技等供应商的股权合作,将行星滚柱丝杠交货周期从6个月压缩至3个月,成本大幅度降低。这种产业协同模式使宇树科技G1人形机器人硬件成本较特斯拉也明显减少。

生态合作模式的转变必然会对应用场景带来一定的影响与冲击。现阶段的具身智能应用场景已经从“工业利器”向“生活伙伴”方向拓展。工业制造场景中,不少企业已经向“AI+”“智能化”方向全面升级。

在汽车焊接车间,汇川技术开发的六轴机器人控制器实现0.05mm重复定位精度,使焊缝合格率提升。发那科CRX系列协作机器人搭载的新型控制器,通过力控技术使装配力误差控制在±0.5N范围内,满足精密电子制造需求。

具身智能控制器的技术及性能提升也让医疗健康行业开展了精准化服务。天智航骨科手术机器人采用的具身智能操作系统,可以集成双目视觉定位与力反馈技术,使椎弓根螺钉置入精度达0.2mm。直觉外科的da Vinci Xi系统通过定制化控制器,实现7个自由度器械的亚毫米级操作,将前列腺切除术出血量控制在50ml以内。

此外,服务领域的拟人化交互也给客户带来了良好的体验。优必选Walker X机器人搭载的多模态交互控制器,集成语音识别、情感计算、环境感知模块,可识别80多种面部表情并作出对应反应。情绪适应算法的开发,与传统方案相比,使服务响应满意度也得到提升。

四、具身智能控制器发展困境和解决方案

具身智能控制器的发展虽然充满机遇但也面临许多挑战,最显著的就是技术瓶颈与产业协同的双重考验。

众所周知,核心部件的国产化困境已经困扰了本土企业多时,行星滚柱丝杠市场仍由Rollvis、GSA等欧洲企业主导,国产新剑传动虽获得北美订单,但市场份额占比依旧很小。在1m/s运动速度下,国产机器人关节轨迹跟踪误差达2.3mm,较库卡KR CYBERTECH系列高1.8mm。这主要源于控制器算法对柔性负载的补偿不足,以及传感器信号的延时问题。

生态系统的整合也是行业发展的另一“拦路虎”。当前大部分机器人企业采用多供应商方案,导致系统兼容性问题频发。某头部企业调研显示,跨品牌控制器通信失败率达12%,数据同步延迟超过50ms,严重影响多机协作效率。

在此背景下,国讯芯微在这种逆境中奋力突破,研发出了新的技术,并结合产业完成了实践。国讯芯微NSPIC-R006NP平台通过将NVIDIA AGX Orin的GPU算力(275TOPS)与NECRO实时操作系统的确定性执行相结合,解决了传统架构中AI计算与实时控制的资源竞争问题。

在多模态感知的融合应用方面,国讯芯微与奥比中光、森云联合,解锁智能感知新维度。在具身智能中,多模态感知是指智能体通过多种传感器,如视觉、听觉、触觉等,获取外部环境的多维度信息,并通过融合算法将这些信息整合起来,以实现对周围环境精确的感知能力。视觉感知相较于触觉、听觉等其他感知模态,具备信息维度全、空间覆盖广、环境适应性强的独特优势,可以同时获取物体的形状、颜色、纹理、空间位置、运动轨迹等多维度信息,覆盖从宏观场景(如室内外环境布局)到微观细节(如物体表面缺陷)的感知需求,为后续运动规划(如避障、抓取)和任务执行(如装配、分拣)提供高维度、高精度的原始数据支撑。视觉多模态(Visual Multimodality)是指突破传统单模态视觉(如仅依赖2D图像)的局限,通过整合“视觉领域内多类型数据”或“视觉与其他感知模态数据”,构建更全面、鲁棒的环境认知与信息理解体系的技术范式。其核心目标是模拟人类“以视觉为核心,联动其他感官”的认知逻辑,解决单模态视觉在复杂场景下信息片面、鲁棒性不足的问题。

国讯芯微多模态感知平台集成全GMSL视觉系统、环形六麦听觉传感器等多源数据,通过VLM模型实现场景理解,实现了多模态场景的融合应用。

国讯芯微还构建了产业协同的生态合作模式。在该模式下,截至2025年5月,国讯芯微NSPIC R006NP+具身智能操作系统已服务约40-50家客户,广泛应用于无人机、人形机器人、复合机器人等40多种具身智能及仿生终端。

实际应用案例显示,采用该系统的客户研发耗时大幅下降至此前的20%,系统性能提升20倍以上,综合成本降低约30%。未来,具身智能控制器的技术融合与场景深化是行业发展的双重驱动,技术研发的焦点将是边缘计算能力提升。模块化设计将成主流,可重构控制器支持即插即用式传感器扩展,使机器人功能升级成本大大降低。

五、搭载具身智能载控制器的具身智能设

在安防领域,搭载了具身智能控制器的具身智能安防机器人也将被应用于各种场景,在园区/厂区巡逻、大型基础设施巡检、主动威慑与警告、远程双向对讲等场景中,具身智能机器人可以替代或辅助人工进行24/7不间断巡逻,覆盖固定摄像头无法企及的盲区,如楼梯间、停车场角落、狭窄通道、广阔的外部区域等。由于具身智能设备集成了多种传感器(高清摄像头、热成像仪、激光雷达、麦克风阵列、气味传感器等),可以进行信息交叉验证,从“单一感知”到“多模态融合感知”,提升识别准确率,大幅降低误报率,因此也可被用于复杂环境下的目标识别、应急搜救等场景。

具身智能的核心价值在于“感知-决策-执行”为一体,形成闭环,这不仅扩大了安防的覆盖范围,更极大地提升了安防的主动性、精准性和效率,同时在危险场景下有效保障了人员安全。具身智能正在将安防从一张二维的、静态的“监控网”,升级为一个三维的、动态的、能够自主反应的“智能体”。随着技术的成熟和成本的下降,具身智能必将成为未来智慧安防体系中不可或缺的关键组成部分。

六、结语

具身智能控制器市场的持续扩容升级正驱动企业不断创新发展。今年7月,国讯芯微发布Galaxy系列NSPIC具身智能控制系统全家桶,其端侧算力达2070TFLOT/FP4,跻身全球最强端侧算力行列;该系统集“感知、决策、执行”于一体,可全面支持70B以下端侧VLA+VLN任务,这一举措正引领着具身智能控制器由“功能实现”向“智能进化”质变。随着SiC功率器件成本的下降,以及边缘AI算力的逐步突破,具身智能控制器正在将科幻电影中的场景转化为现实。

在此浪潮下,国讯芯微2026年将实现可自主化产线生产供给,并推动云边端协同相关基础平台的打通及数据搭建,积累各类场景应用的服务与算法模型数据,成为行业龙头供应商。在这场由微纳级精度控制的产业变革中,以国讯芯微为首的中国具身智能控制器企业正以“硬件+软件+生态”的三维创新模式,书写着智能机器人时代的中国方案!

 文 / 张晓 国讯芯微(苏州)科技有限公司

文章来源于《中国安防》杂志2025年11月刊

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