UWB赋能人形机器人空间感知,厘米级精度开启具身智能新时代

2026-07-28 2

2026年4月,北京亦庄举办了一场前所未有的人形机器人半程马拉松赛事。在这场长达21公里的极限挑战中,荣耀自主研发的'闪电'机器人以零降频、零故障的优异成绩摘得桂冠。这场赛事不仅展示了人形机器人在运动控制与散热系统上的突破,更将一项关键底层技术推向了聚光灯下——超宽带(UWB)技术。作为机器人的'空间神经末梢',UWB芯片为机器人提供了厘米级定位、实时测距与环境感知能力,使其能够在复杂赛道中实现自主导航与精准路径规划。随着具身智能时代的加速到来,UWB正在从手机、汽车等消费级场景向机器人领域深度渗透,成为人形机器人不可或缺的空间感知基础设施。飞睿智能基于自主UWB方案打造的标签模组与定位系统,正在为机器人厂商提供高精度、低功耗、易集成的核心感知引擎,助力具身智能从实验室走向规模化应用。

人形机器人要实现高效运动和复杂任务执行,仅靠强大的硬件性能远远不够,精准的空间感知能力同样关键。传统机器人导航通常依赖激光雷达和视觉摄像头,前者在强光、粉尘等恶劣环境下容易失效,后者则受限于视场角和遮挡问题。当机器人穿越门廊、拐弯或进入光线突变区域时,视觉感知往往出现短暂'盲区',极易导致定位丢失或碰撞。超宽带UWB技术恰恰填补了这一感知空白。UWB是一种利用纳秒级窄脉冲进行数据传输的无线通信技术,工作频段覆盖3.1GHz至10.6GHz,带宽超过500MHz。与依赖信号强度估算距离的蓝牙或Wi-Fi不同,UWB通过精确计算脉冲信号在设备间的飞行时间(ToF,Time of Flight)或到达角度(AoA,Angle of Arrival)来直接测量距离与方位。在典型室内环境下,UWB测距误差可控制在10厘米以内,角度分辨率达到3度以内,这意味着机器人不仅能知道自己距离墙壁有多远,还能精确判断障碍物位于左前方还是右后方,为安全运动提供可靠的空间坐标。

在人形机器人的实际应用中,UWB技术主要承担三项核心功能。第一是自主导航与路径规划。通过在赛道关键节点部署UWB基站,机器人可以实时获取自身在三维空间中的精确坐标,结合SLAM算法构建的环境地图,实现厘米级的自主定位与路径跟踪。即便在GPS信号完全不可用的室内赛道中,UWB依然能够提供稳定可靠的位置参考。第二是高精度跟随。在人机协作场景下,机器人需要精确跟随操作人员移动,保持安全距离的同时避免碰撞。UWB模组以毫秒级的响应速度持续输出距离与角度数据,配合陀螺仪、加速度计等惯性传感器进行数据融合,即使目标人物突然加速、转弯或被短暂遮挡,机器人也能迅速调整运动轨迹,实现流畅自然的跟随效果。第三是多机协同。当多台机器人在同一空间内执行任务时,UWB可以为每台机器人提供相互之间的精确相对位置,避免碰撞的同时实现高效的任务分配与路径协调,这在仓储物流、巡检安防等场景中具有重要价值。

相较于其他空间感知技术,UWB在机器人应用中展现出独特的综合优势。毫米波雷达虽然测距精度不错,但功耗较高,且难以区分密集排列的多个目标。视觉SLAM在纹理丰富、光照良好的环境中表现出色,但一旦遭遇弱光、强反光或动态遮挡,定位精度便会急剧下降。UWB则凭借其纳秒级窄脉冲的物理特性,具备极强的抗多径干扰能力,能够在墙体反射严重的室内环境中稳定区分直射信号与反射信号,保持测距精度不衰减。更重要的是,UWB具备通信与感知双重能力——在完成测距定位的同时,还能进行低延迟的数据传输,实现'通感算一体化'。在2026年GAIC全球人工智能大会上,行业专家将UWB技术形象地比作具身智能的'空间第六感':当人类视线受阻时,仍能凭直觉感知前方物体的位置,UWB正是赋予机器人这种'空间直觉'的关键技术。随着UWB芯片与AI边缘算力的深度融合,机器人将能够在非视距条件下完成更复杂的空间推理与决策。

飞睿智能UWB标签模组正是将上述技术优势浓缩进一颗高集成度的SIP系统级封装芯片之中,为机器人厂商提供即插即用的空间感知解决方案。模组将射频前端、基带处理器、天线及外围电路高度集成,尺寸可控制在20毫米乘20毫米以内,能够轻松嵌入人形机器人的头部、躯干或四肢等不同部位,不增加额外的结构负担。在功耗方面,飞睿智能在芯片制程与动态功耗管理算法上进行了深度优化,模组峰值接收功耗仅为同类海外方案的百分之三十左右,深度睡眠电流可低至微安级,这对于需要长时间连续工作的人形机器人而言至关重要。同时,模组支持超过50米的通信距离与毫秒级响应能力,刷新率可达40Hz以上,能够满足机器人高速运动状态下的实时感知需求。飞睿智能还提供完善的开发工具链,包括通信协议文档、上位机调试软件和参考设计,帮助客户快速完成从原型验证到量产落地的全流程。

除了人形机器人,UWB技术在更多类型的机器人中同样大放异彩。在四足机器狗领域,国内多家头部企业已采用基于UWB-AOA技术的360度跟随系统,实现了无需遥控器的自主跟随,让机器狗从'遥控玩具'进化为'智能助手'。用户在户外行走时,机器狗可以自动保持1至2米的跟随距离,配合视觉避障系统实现安全随行,还能在托运物品、跟随拍摄等实用场景中发挥价值。在工业场景中,AGV和AMR搬运机器人通过UWB实现车间内的高精度导航与多车协同,在复杂的生产线环境中稳定运行。在服务机器人领域,酒店送物机器人、餐厅传菜机器人通过UWB实现精准的房间定位和桌位识别,大幅提升了服务效率与用户体验。在巡检机器人领域,UWB帮助机器人在变电站、地下管廊等复杂环境中实现自主路径跟踪与异常点位精确定位。这些丰富的应用场景,充分验证了UWB技术在机器人领域的广泛适用性和巨大潜力。

随着IEEE 802.15.4ab新一代UWB标准的推进,UWB芯片将支持更远的通信距离、更强的雷达感知模式以及更高的数据传输速率,进一步拓展机器人的感知边界。意法半导体等国际芯片巨头已推出支持新标准的UWB SoC,行业生态正在加速成熟。在这个趋势下,UWB技术将成为人形机器人从'能走能跑'迈向'能看能懂'的关键使能器。飞睿智能凭借从芯片设计、模组研发到终端方案落地的全链条能力,已在多家机器人与消费电子品牌客户中完成大规模量产验证。未来,飞睿智能将持续深耕UWB技术与AI融合的创新方向,为具身智能产业提供更精准、更高效、更可靠的空间感知核心引擎,让每一台机器人都能拥有敏锐的'空间第六感'。

飞睿智能,让精准感知触手可及。