Пока одни компании учат гуманоидов танцевать, другие решают куда более прозаичную, но критически важную задачу: как сделать так, чтобы суставы роботов не отказывали при температурах, близких к точке плавления олова. Ответ был найден китайскими инженерами и заключается он в использовании нитрида галлия.
Китайская компания CT‑Unite официально представила CT‑21X — первый в Китае магнитный энкодер на основе нитрида галлия (GaN), разработанный специально для суставов гуманоидных роботов.
Магнитный энкодер — это датчик угла поворота. В вал двигателя интегрирован постоянный магнит. При вращении вала магнитное поле относительно датчика меняется, а встроенный магниточувствительный элемент (на основе эффекта Холла) преобразует эти изменения в электрический сигнал.
Без таких энкодеров современные роботы не могли бы получать обратную связь о положении собственных суставов, подобно тому как проприорецепция даёт человеку и животным ощущение своего тела в пространстве. Робот не способен определить актуальный угол изгиба коленного или плечевого сустава, а значит, лишается возможности контролировать механику движений с необходимой точностью.
Нитрид галлия GaN представляет собой широкозонный полупроводниковый материал третьего поколения, который в настоящее время активно замещает традиционный кремний в отраслях электронной промышленности. Благодаря фундаментальным физическим свойствам, GaN демонстрирует технологическое превосходство в сегментах, требующих высокой плотности мощности, работы на сверхвысоких частотах, а также стабильного функционирования в условиях экстремальных температурных нагрузок.Благодаря GaN чип CT‑21X может стабильно функционировать при 180°C и выдерживать пиковые кратковременные температуры до 250°C. Обычные кремниевые датчики в таких условиях давно бы «поплыли» — в прямом смысле этого слова.
Технические характеристики:
•Интегрированный 21-битный АЦП с программируемой калибровкой.
•Угловая точность: 30-100 угловых секунд
•Тепловой дрейф: 0.01 - 0.03°/°С
•Задержка отклика: менее 2-х микросекунд
•Полоса пропускания: 1-5 МГц
•Поддерживаемая скорость вращения: до 300 000 оборотов в минуту.
Благодаря высокой термостойкости GaN-энкодер CT‑21X можно располагать непосредственно у обмоток двигателя, в зоне максимального нагрева, без дополнительной термозащиты. Это упрощает конструкцию сустава и позволяет проектировать сверхтонкие, полые и компактные суставы для гуманоидных роботов нового поколения, где каждый кубический миллиметр на счету.
Компания планирует начать серийное производство чипа в третьем квартале 2026 года. По данным аналитического отчёта LP Information, мировой рынок роботизированных суставных модулей в 2025 году оценивался в 413 млн долларов. Согласно прогнозу, к 2031 году этот показатель достигнет 4,8 млрд долларов, что соответствует среднегодовому темпу роста (CAGR) в 50,5%. По всем прогнозам, рынок гуманоидов вступает в стадию взрывного роста.
В таких условиях контроль над ключевыми компонентами, такими как энкодеры, становится вопросом стратегического лидерства. Китай, судя по всему, это прекрасно понимает и не собирается делиться кусочком пирога.
Статью подготовил Telegram-канал 361.Robotics, авторы которого регулярно рассказывают о развитии современной робототехники.