【応用ソリューション】ロボットの指先に国産チップ、awinicのモーター/圧力センサー/小サイズ電源が人間のような操作を可能にする

2026-08-13

器用ハンド（Dexterous Robotic Hand）はロボットの一種の新しいエンドエフェクタであり、人間の手の構造と機能を模倣対象とし、ロボットと環境の相互作用において重要な役割を果たします。これは深度バイオミメティクス、柔軟なセンシング、マイクロ電気機械システム（MEMS）、高性能材料などの最先端技術が交差する分野に属します。器用な手の核心的な設計思想はバイオミメティクスであり——、人間の手の構造と機能を模倣対象とします。人間の手は22–23の自由度を持ち、重量は約400–500グラムですが、500 グラム未満の重量で全身の運動機能の54%以上を達成できます。

図1 ロボット用器用な手の模式図

人型器用な手における狭小空間、多自由度駆動、精密な力覚センシング、軽量給電という 4 つの核心的な課題に対し、awinic が提供するモータドライバ、高精度圧力センシング、小型パッケージ LDO、超小型パッケージホールLatchの全シリーズチップはロボット用器用な手の開発シーンに深く適合しています：ブラシ付きモータドライバは H ブリッジと電流サンプリングを統合し、指の微型アクチュエータに適合します。圧力センシングチップは高感度な力度検出を実現します。超小型 WLCSP、DFNなどのパッケージ電源チップはパワー密度が高く、基板占有面積が極めて小さく、手掌のコンパクトなレイアウトに完璧に適合します。これら 4 種類の製品はソフトウェアとハードウェアが連携して配套され、多自由度の器用な手の PCB 設計、部品選定、デバッグ期間を大幅に短縮し、器用な手に対して駆動 - センシング - 給電を一体化した国産チップソリューションを提供します。

図2 awinic 器用な手応用ブロック図

01 小型サイズ、300mA低ドロップアウトレギュレータ

AWP37034は awinic の新一代高性能LDOであり、現在DFN1×1とDFN0.8×0.8パッケージの 2 種類を含みます。基板占有面積への要求が高い器用な手のアプリケーションに非常に適しています。以下はパラメータ特性です：

• 入力電圧範囲：1.4 V から 5.5 V

• 定格出力電流：300 mA

• 静止電流：標準値 38 μA

• 標準ドロップ電圧：177 mV （IOUT = 300 mA、2.8 V 出力）

• 電源電圧変動除去比：75 dB @ 周波数 = 1 kHz

• ノイズ：標準値 60 μVrms

• パッケージ：DFN 0.8 mm × 0.8 mm - 4L、DFN 1 mm × 1 mm - 4L

図3 AWP37034周辺回路およびパッケージ概略図

02 超小型ホール素子Latch。モーターの整流検出に使用可能

近年の灵巧ハンドにおけるコストおよび実装面積への要求が高まる中、低コストな DC ブラシレス電動シリンダ方案では、小型パッケージのホール素子の統合が必要latchであり、モーターの整流状態を識別するために用いられます。AW86531ARCSRは awinic の新一代の高電圧・小型パッケージ霍尔latch製品です。特性は以下の通りです：

• 全極性ラッチングホールセンサー

• 動作電圧範囲：2.7 V ～ 30 V

• 逆電源電圧対応：-32 V

• 10 μs 超高速応答時間

• 最大連続出力電流：50 mA

• 動作温度範囲：-40 °C ～ +150 °C

• オープンドレイン出力

• 静電気放電（ESD）耐量：>10 kV（HBM）

• 出力電流制限保護付き

• パッケージサイズ：WLCSP - 0.835mm × 0.775mm - 4B

図4 AW86531ARCSRパッケージおよび周辺回路概略図

03 超小型シングルチャンネル演算増幅器

圧力検出機能を備えた一部の電動シリンダでは、シリンダ内部の圧力を抵抗ブリッジを用いて電圧信号に変換し、同時に信号の増幅および取得を行う必要があります。AWS90001DNRはDFN-0.8×0.8超小型パッケージを採用しており、電動シリンダの圧力信号取得回路に非常に適しています。パラメータ特性は以下の通りです：

• 電源電圧範囲：1.8 V ～ 5.5 V

• 低入力オフセット電圧：±0.4 mV（TYP）

• スルーレート：2 V/μs

• 低入力バイアス電流：1 pA

• 広帯域低ノイズ：25 nV/√Hz

• レール・トゥ・レール入出力

• 帯域幅：1 MHz

• 小パッケージDFN - 0.8mm × 0.8mm - 5L

図5 AWS90001DNR応用回路とパッケージ概略図

04 圧力感应AFE、AW86872CSR

電動シリンダの圧力信号演算増幅器向けソリューションで、内部にPGA、ADCのAW86872CSRを統合し、高集積度、デバッグの容易さなどの利点を備え、外付けの演算増幅器や基準電圧源が不要です。以下はAW86872CSRの特性です：

• 2.6~5.5V広電圧入力

• 2チャンネルアナログ差動信号入力

• 14bit SAR ADC、ADCサンプリングレートは最大200K SPS

• まで対応PGA内部に 2 段階の256を搭載し、最大

• 倍の信号増幅をサポート12bit DACを備え、最大（0.25*VS）のキャリブレーション能力を有します

• 内部に温度センサーを統合

• ベースライン追跡機能をサポートし、DAC自動キャリブレーション

• パッケージタイプ：WLCSP 1.41mm × 1.41mm -16B

図6 AW86872CSR外付け回路とパッケージ概略図

05 電流検出付き DC ブラシモータードライバー

デクスタスハンド向けのマイクロブラシレスコアレスモーターソリューションで、モーター構造の簡素化と単一Hブリッジ(AWD8231ADNR)の低コストドライブアーキテクチャにより、ホールセンサーや複雑な 3 相制御回路を省略でき、整机 BOM、PCB、組立、ソフトウェアデバッグのコストがブラシレス方式より優れています。以下はAWD8231ADNRのパラメータ特性です：

• Rdson HS + LS: 560mΩ

• 最大ピーク電流：3.6A

• 動作電圧範囲： 4.5V ~ 33V

• 制御方式：PWM / GPIO

• 低消費電力スリープモードを搭載

• IPROPI電流検出を統合し、ストール検出および電流調整を実現

• OCP、TSD、UVLO

• パッケージ：DFN 2mm × 2mm - 8L

図7 AWD8231ADNR外付け回路とパッケージ概略図

awinic デクスタスハンド部品推奨選定表

表1 awinic 電子のスマートハンド部品推奨選定表