“一线到底”，腾讯Robotics X实验室发布新一代机器人本体互连架构_腾讯新闻
“一线到底”，腾讯Robotics X实验室发布新一代机器人本体互连架构
腾讯科技
2025-12-27 11:16
发布于<br/>北京
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问AI
·
RoboFusion如何革新机器人布线效率？
12月26日，腾讯Robotics X实验室联合福田实验室发布全新一代机器人本体互连架构——
RoboFusion
，使用该架构，
可以显著降低布线复杂性，减少故障风险，实现机器人“
一线到底
”的理想连接方式
。RoboFusion技术有力地支持了福田实验室最新的示范机器人，大大地提高了机器人系统的稳定性与工程化能力。
在福田实验室的示范机器人系统中，根据系统所配置的各种传感器与关节的数量（如下图所示，数量标在相应模组后面），
如果采用传统中心连接的方案需要至少35线束才能完成，而采用RoboFusion一线到底的方案至多仅需4线束
，相当于消除了31条独立通道的布线负担。这对于机器人本体互连而言，是一项革命性的跨越。
在RoboFusion技术体系下，机器人各关键零部件都以“一线到底“的方式互连
从系统上看，机器人是复杂的机电一体化系统，其内部互连系统如同“<br/>循环系统<br/>”，不仅承担着输送动力所需电能的任务，还需传输海量实时交互数据，任何数据丢失或线束中断，都可能导致机器人任务失败，影响机器人的实际应用。因此，机器人本体互连的可靠性是性能的基石，直接关系到整机的稳定性与耐用性。
机器人行业本体互连存在3大痛点：互连传感器数量繁多，接口标准杂乱； 布线空间狭窄，关节活动要求高；缺乏适配多业务通信需求的统一技术体系。
实践数据显示，
机器人故障85%以上都是由于线缆连接不可靠原因造成的，
为彻底解决这些问题，提升机器人在现实场景中的应用可靠性，
腾讯Robotics X实验室联合福田实验室结合过往经验积累与最新的技术发展，推出RoboFusion一线到底互连架构
，
其核心设计理念体现在以下几个层面：
在物理层设计上，RoboFusion采用了在智能汽车领域深度应用的100/1000BASE-T1汽车以太网技术，也称为SPE（
单对以太网
），该技术仅用一对非屏蔽双绞线即可实现全双工100/1000Mbps的传输速率，并且在非屏蔽双绞线上仍能满足车规级EMC性能要求，这大幅减少了线束数量和线径尺寸，有效节约机器人内部布线空间。
此外，区别于传统变压器耦合方式，T1技术采用电容隔直耦合方式，几乎不占用电路板面积，使得以太网接口能够直接集成到机器人的每一个一体化关节中。
在<br/>数据链路层<br/>，T1技术与传统以太网完全兼容，能够与广泛部署的以太网基础设施实现无缝通信与切换。在此基础上，该层还支持通过IEEE 1588v2协议实现亚微秒级的高精度时钟同步，并借助
时间敏感网络
（TSN）技术实现网络流量的优先级调度与确定性传输。
在网络层，RoboFusion 基于标准 TCP/IP 协议进行通信，采用 Socket 接口进行数据传输。该架构将各类机器人应用服务映射到不同端口号，实现了功能模块间的开发解耦。依托 TCP/IP 成熟的单播、组播和广播通信机制，系统能够灵活规划数据流的传输范围。同时，通过利用网络交换芯片的队列优先级划分及网络时间片通道配置，实现了不同实时性要求的数据分级传输策略。
在中间件层，RoboFusion 直接利用操作系统自带的 TCP/IP 协议栈完成业务数据的封包与解包。对于机器人本体上使用最多的核心部件伺服电机关节，利用了成熟的 CANOpen 伺服电机控制协议，在 IP 网络之上重新定义了 PDO（过程数据对象）和 SDO（服务数据对象）的传输机制。同时，系统也对其他非 IP 格式的数据进行了统一 IP 封装，并支持实时性优先级设定。这样就使得机器人各类应用业务数据都在统一的IP网络中进行传输。
以下为主站侧的软件框架示意图：
主站软件完全构建于 TCP/IP 协议之上，属于标准的网络应用，具备开发简易、移植灵活的特点。此外，中间件层也完成了对 ROS2 的适配，将机器人底层硬件资源封装为标准的 ROS2 消息接口。
在应用层，机器人开发可基于 ROS2 的消息、服务、动作等接口调用，这样使得RoboFusion能够无缝融入现有 ROS 生态。上层应用也可通过IP方式直接访问机器人各功能模块。在 RoboFusion 体系下，所有功能节点均以IP形式接入，因此业界广泛使用的基于IP的应用生态，如设备发现、设备配置、网络管理等均可便捷移植至机器人平台。
例如，基于文件传输的 OTA 升级在该体系下实现极为简单，且升级速度显著优于其它技术方案。在已搭建的32个关节机器人平台上，整机固件OTA更新时间仅需约15秒。这充分表明，全IP化为实现
软件定义机器人
（Software Defined Robot）奠定了坚实的技术基础。
应用展示：基于RoboFusion的机器人一体化关节和示范机器人
机器人一体化关节是机器人本体构型的核心部件，其遍布机器人全身。由于每个一体化关节都搭载了RoboFusion技术，因此在整机上
“RoboFusion is Everywhere”
，借助一体化关节的算力与硬件接口的多样性，可大幅简化整机布线结构：分布在关节附近的传感器与功能模块，均可就近接入该关节单元，再统一上传至主控制器，从而省去每个部件独立走线的成本与复杂度，这正是RoboFusion实现整机线束精简的核心机制。
基于这一思想，机器人一体化关节上事实上已经成为一个“通信网关”，实现了如下功能：
电机驱动算法，这是传统一体化关节的核心功能。
RoboFusion的交换及路由功能，是实现一线到底的核心技术基础。
ECU及Sensor Hub功能，实现了机器人各类传感器的接入。
以下是基于RoboFusion技术的机器人一体化关节的功能框图：
RoboFusion技术体系验证平台
Robotics X实验室在自研电机驱动、主站、中心混合交换矩阵的基础上，搭建了一个RoboFusion测试验证平台。测试平台由32个电机组成，互连上采用了四个分支，一线到底的方式，模拟人形机器人的双臂，双足四个分支的走线方式。32个基于RoboFusion的一体化关节具有32个IP地址，因此关节互连犹如网络互连一样的便利。
在验证平台上测得如下关键的整机性能指标：
控制频率
通信时延
关节跟踪时延
OTA时间
1 kHz
<350
µs
<10 ms
15 s
腾讯Robotics X实验室和福田实验室联合研发的示范机器人验证了RoboFusion技术的先进性及可靠性。通过对机器人本体方案的创新性设计及独特的关节传动方式优化，示范机器人可轻松实现高难度三分投篮的动作，完美展现了机器人的速度及力量。
示范机器人采用拟人化设计，其手臂的尺寸、关节自由度分布与运动范围，均参照成年人手臂进行精细优化，这不仅大幅提升了运动的自然度和灵活性，更使其能无缝适应人类日常生活的环境和工具，降低了人机协作的隔阂感。示范机器人手臂具备12m/s的末端线速度和25g的加速度，通过轻量化设计和创新的关节实现方式，使其在全域工作空间范围内5kg负载下依然保持毫米级末端精度，突破传统机器人“大负载”与“高速度”难以兼得的瓶颈。
“一线到底，融合通信”——由腾讯Robotics X实验室与福田实验室联合研发的RoboFusion技术体系，是机器人在本体互连领域一项具有颠覆意义的创新。该体系从物理层总线接口标准到应用层通信协议，构建了一套完整的全栈式互连框架，为
具身智能
时代的软件定义机器人奠定了通用、开放的底层基础，系统性地解决了当前机器人行业在布线复杂、扩展困难、实时性不足等方面面临的关键问题。
未来，RoboFusion将持续应用于实验室的示范性机器人项目，推动机器人系统向更高集成、更智能化的方向演进。让我们共同期待这些机器人带来更出色的表现。
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