通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支撐人形機器人實時數(shù)據(jù)傳輸

YXC晶振讓機器人通信更平穩(wěn)、及時、可靠

2025年8月14日至17日，全球首個以人形機器人為參賽主體的綜合性體育盛會“2025世界人形機器人運動會”在北京國家速滑館盛大舉行。運動會期間，機器人以驚人的協(xié)調(diào)性、流暢性完成了跑步比賽、足球賽、中華武術(shù)演繹等高難度項目，令人驚嘆！

這一系列流暢動作的背后，離不開機器人通信系統(tǒng)的重要作用。機器人的通信系統(tǒng)猶如人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⑿盘杺髦翙C器人的各個部位，使機器人能夠嚴(yán)格操作相應(yīng)的指令。

 

走進人形機器人的通信世界

試想一下，如果機器人只有傳感器和驅(qū)動器，卻沒有通信系統(tǒng)接收傳感器信號并將指令發(fā)送給驅(qū)動器，那么機械臂不能正常工作。機器人通信系統(tǒng)是機器人實現(xiàn)信息交互和協(xié)同工作的關(guān)鍵組成部分，它通過信息和通信技術(shù)，實現(xiàn)機器人內(nèi)部模塊之間以及機器人與外部設(shè)備、環(huán)境之間的信息傳輸和控制。通常來說，人形機器人的通信系統(tǒng)可以分為內(nèi)部通信和外部通信兩大體系。

 

內(nèi)部通信：通常采用CAN總線、FlexRay 總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，將機器人大腦與各個部件緊密連接，來確保機器人內(nèi)部模塊間的協(xié)調(diào)與高效。如人形機器人通過內(nèi)部通信系統(tǒng)協(xié)調(diào)各個關(guān)節(jié)的運動，完成行走、抓取等動作。

外部通信：主要通過無線通信技術(shù)和云端交互系統(tǒng)等技術(shù)來實現(xiàn)機器人與控制者或者多個機器人之間的信息交互，是機器人與世界交互的橋梁。如機器人依照指令執(zhí)行任務(wù)、機器人群體協(xié)作表演等。

 

機器人通信的晶振需求

機器人的通信需要極高的實時性、平穩(wěn)性和可靠性，一次微小的指令延遲、一個比特的數(shù)據(jù)錯誤，都可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)失控、協(xié)作失序甚至任務(wù)失敗，而機器人通信的實時性、平穩(wěn)性和可靠性的完成，離不開一個看似微小卻至關(guān)重要的組件——晶振。晶振是機器人通信系統(tǒng)的核心部件，其性能直接影響機器人的通信效率、穩(wěn)定性和可靠性水平。

晶振在機器人通信系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

 

提供穩(wěn)定時鐘信號：晶振通過周期性振動產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號，能夠為Wi-Fi、藍牙、5G等機器人通信模塊提供精準(zhǔn)的時鐘基準(zhǔn)，比較常見的頻率包括40MHz、26MHz、24MHz。

保障數(shù)據(jù)低延遲、高可靠傳輸：晶振的相位噪聲與抖動控制能力直接影響機器人通信的速率與抗干擾性能。低抖動、高穩(wěn)定性的晶振可減少信號傳輸延遲，提升通信質(zhì)量，避免數(shù)據(jù)延遲或丟失，確保機器人在復(fù)雜環(huán)境中仍能穩(wěn)定通信。

確保多節(jié)點時間同步：在機器人中，主控芯片、傳感器、運動控制、通信系統(tǒng)等模塊需協(xié)同工作。晶振提供的統(tǒng)一時鐘信號能夠確保各模塊之間的時間同步，使傳感器數(shù)據(jù)采集、主控芯片接收和處理數(shù)據(jù)、運動控制指令執(zhí)行等環(huán)節(jié)精準(zhǔn)匹配，實現(xiàn)毫秒級甚至微秒級的協(xié)同，避免因時序誤差導(dǎo)致系統(tǒng)故障。

 

YXC為您提供機器人通信的晶振選型指南！

機器人的通信系統(tǒng)對晶振特性的要求包括高精度頻率穩(wěn)定性、低相位噪聲與抖動、寬溫度范圍適應(yīng)性、小型化與低功耗等。

晶振頻率穩(wěn)定性直接影響通信信號的同步和傳輸質(zhì)量，一般要求±10PPM、±20PPM。

晶振相位噪聲和抖動會影響通信信號的清晰度和抗干擾能力，低抖動晶振可減少信號失真，提高通信的可靠性和傳輸速度。

晶振需具備寬溫工作能力，如在-40℃~+85℃范圍內(nèi)正常工作，在極端溫度環(huán)境下還可以通過溫補晶振確保頻率穩(wěn)定性。

小型化封裝晶振有助于實現(xiàn)更靈活的關(guān)節(jié)設(shè)計，有利于提高機器人運動靈活性和響應(yīng)速度。

機器人通常依賴電池供電，低功耗設(shè)計晶振可延長電池續(xù)航時間、降低成本。

建議優(yōu)先選擇貼片式（SMD）的晶振，它們比傳統(tǒng)的直插式（DIP）晶振具有更強的抗振動和抗沖擊能力。

 

基于機器人通信系統(tǒng)應(yīng)用需求特點，YXC揚興科技的晶振選型推薦如下：

● 高精度無源晶振：YSX321SL系列

YSX321SL系列

YSX2321SL是一款高精度、微型化、耐高溫、貼片式金屬封裝晶振。

Ø 可提供±10PPM(25℃)的頻率穩(wěn)定性，確保機器人通信的平穩(wěn)性和可靠性；

Ø 采用3225主流小尺寸封裝，通用性強；

Ø 具有工業(yè)級溫度范圍，可在-40~﹢85℃的惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作；

Ø 貼片式金屬封裝有效降低EMI對系統(tǒng)性能的影響，確保通信系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

 

關(guān)鍵參數(shù)：

? 標(biāo)準(zhǔn)頻率：8~64MHz

? 封裝尺寸：3.2 x 2.5 x 0.7mm

? 負(fù)載電容：10pF, 20pF, or specify

? 工作溫度：-40~﹢85℃ or specify

? 頻率偏差： ±10ppm, ±20ppm, or specify

 

● 高精度有源晶振：YSO110TR系列

YSO110TR系列

YSO110TR是一款高精度、微型化、高可靠性、貼片式金屬封裝晶振。

Ø 可提供±10PPM(25℃)的頻率穩(wěn)定性；

Ø 最小可提供1612封裝，提高空間利用率，便于集成更多功能模塊；

Ø 具備優(yōu)異的抗沖擊振動性能，能夠在惡劣環(huán)境下保持穩(wěn)定工作，確保機器人通信的可靠性。

關(guān)鍵參數(shù)：

? 標(biāo)準(zhǔn)頻率：1MHz~125MHz

? 封裝尺寸：1.6*1.2, 2.0*1.6, 2.5*2.0, 3.2*2.5, 5.0*3.2, 7.0*5.0mm

? 工作電壓：1.8V~3.3V

? 工作溫度：-40~﹢85℃ or specify

? 頻率偏差： ±10ppm, ±20ppm, or specify

 

 

通信系統(tǒng)對晶振精度要求非常嚴(yán)格，頻率偏差可能導(dǎo)致信號混淆、失真或無法通信，不同場景下精度標(biāo)準(zhǔn)從±20ppm到±0.1ppm不等。如果機器人通信系統(tǒng)設(shè)計對晶振精度要求很高，可以選擇具備溫度補償功能的溫補晶振（TCXO），它可在不同溫度條件下保持頻率穩(wěn)定，以滿足信號穩(wěn)定、同步和高效傳輸?shù)男枨蟆?/span>

YXC揚興科技推薦的溫補晶振系列如下：

● 高精度、高穩(wěn)定性溫補晶振：YSO510TP系列

YSO510TP系列

YSO510TP是一款高精度、高穩(wěn)定性、微型化、貼片式金屬封裝晶振。

Ø 在-30~85℃的工作溫度范圍內(nèi)，溫度穩(wěn)定性（典型值±2.5PPM，最小值±0.28PPM）；

Ø 最小可提供2016封裝，具備多種尺寸；

Ø 具備CMOS與Clipped sine wave兩種輸出方式。

 

關(guān)鍵參數(shù)：

? 頻率范圍：10 - 52MHz

? 封裝尺寸：2.0*1.6, 2.5*2.0, 3.2*2.5, 5.0*3.2, 7.0*5.0mm

? 輸出方式：CMOS, Clipped Sine Wave

? 工作溫度：-30 ~ ﹢85℃ or specify

? 頻率溫度特性（溫度頻差）：±0.28/0.5/1.5/2.5PPM