MCU（Microcontroller Unit，微控制器单元） 是一种将中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM/Flash）、输入/输出接口（I/O）以及定时器/计数器、模数转换器（ADC）等外设集成于单一芯片上的紧凑型集成电路，又称单片微型计算机或单片机。

当前，具身智能所采用的MCU多为通用型MCU，但随着具身智能性能要求、场景应用不断增加，为实现具身智能各场景稳定运行，专用型MCU由此推出，未来该类型MCU将挤占通用型MCU市场，广泛应用于具身智能制造上。

MCU在机器人上并非以“单颗统管”的形式存在，而是以分布式的方式嵌入系统各个层级，承担感知、控制、通信与执行等任务。在具身智能的核心控制系统、关节控制器系统、感知系统、电源管理系统以及通信系统中承担重要功能。

• 核心控制系统：MCU作为“神经中枢”与“小脑”，以分布式节点形式嵌入全身关节、感知与通信模块，承担从实时运动控制到系统安全的全链路功能。

• 关节控制系统：MCU广泛部署于各类关节中，作为执行单元完成单个关节的本地闭环，保障动作准确落地。另外，灵巧手由于其特性，因此MCU选用高集成小尺寸规格，并嵌入手指关节，做到自由度全覆盖。

• 感知系统：依靠MCU在感知、决策、执行中承担分布式实时处理任务，实现传感器数据感知与采集、多模态信号预处理与融合等功能。

• 电源管理系统：主要依靠MCU实现电池状态监控、能耗调度与安全保障。

• 通信系统：MCU实现指令在“大脑-小脑-关节-末端”的流转、同步互联功能。

• 编码器模块：负责将机械运动转化为高精度、低延迟的电信号反馈，支撑闭环控制。

• IMU（惯性测量单元）模块：机器人感知自身姿态、运动、加速度和角速度的核心组件，MCU通过读取数据与算法实现，输出运动姿态。

具身智能（暨人形机器人）MCU布局总览

来源：《2026年具身智能（暨人形机器人）MCU研究报告》

灵巧手作为机器人主要关节模组，其未来发展主要有五项趋势：

具身智能（暨人形机器人）灵巧手演进趋势

来源《2026年具身智能（暨人形机器人）MCU研究报告》

根据灵巧手的演进趋势，MCU层面形成小尺寸封装、高性能实时处理、I3C总线通信、NPU边缘AI、功能安全认证这五大核心趋势：

• 趋势一——小尺寸与高度集成化：随着灵巧手向更高自由度发展，手部空间极度受限，MCU必须向小尺寸、高集成度方向演进。在封装上，从BGA向WLCSP（4×4mm甚至更小）发展，兆易创新GD32G553已实现4×4mm WLCSP封装；实现单芯片多电机控制，“单芯片集成的一体化方案”是理想方向，恩智浦i.MX RT1180单芯片可直驱6个无刷空心杯电机。

• 趋势二——高性能实时处理能力提升：主频需求从当期200MHz向600MHz乃至1GHz演进；多核架构的广泛应用，成为主流标配，恩智浦i.MX RT1180采用240MHz M33 800MHz M7双核架构；集成硬件加速器，FPU、DSP、TMU（三角函数加速器）、FAC（滤波算法加速器）成为刚需。

• 趋势三——新型总线通信架构I3C：I3C总线拓扑设计，通过I3C总线连接多个伺服节点与触觉传感器，对外则通过EtherCAT、CAN、RS485连接到机器人系统总线，推动灵巧手系统向更高集成度、更强性能、更广应用场景演进。

• 趋势四——AI边缘计算下放到MCU级别：灵巧手正成为“单独的智能子系统”，具备独立的域控制器，支持边缘AI，用于手势识别、物体检测、滑动预测等任务，无需依赖云端算力。

• 趋势五——MCU实现功能安全与专用化：为扩大市场规模，专用化MCU成为趋势，可更有效降低系统综合BOM成本。

灵巧手MCU采用I3C分布式总线架构，推动灵巧手系统高集成度

I3C总线较之于传统I2C具有高速通信、简化布线与硬件设计、动态设备管理、实时响应等功能，在应对灵巧手系统有着显著的优势。

恩智浦基于I3C的灵巧手内部局部总线拓扑结构，革新灵巧手内部通信方式。该架构采用i.MX RT1180作为手掌主控MCU，MCX A132作为手指关节控制MCU，通过I3C总线连接多个伺服节点与触觉传感器，对外则通过EtherCAT、CAN、RS485连接到机器人系统总线。

恩智浦基于I3C分布式总线架构灵巧手框图

来源：网络

采用恩智浦i.MX RT1180作为手掌中央主控MCU，i.MX RT1180采用双核架构（240MHz M33   800MHz M7），高性能处理能力；集成2个I3C接口，可连接多个伺服节点与传感器；支持EtherCAT、CAN-FD、UART等多种工业通信协议接口；丰富的PWM、ADC、编码器接口，单芯片最多可以直驱6个无刷空心杯电机。

手指关节伺服节点和触觉传感器采用恩智浦MCX A132。该MCU具有小尺寸封装，适合手指模块嵌入；集成1个I3C接口，与主控实现高速通信；内置16-bit ADC，用于触觉传感器模拟高质量信号采集；支持IEC 61508 SIL2功能安全自测库，满足未来人形机器人对功能安全的要求。

集成边缘AI灵巧手MCU，实现末端模型算法运行

将具身智能算力下沉至机器人末端执行器（灵巧手），使触觉、力控与决策在本地闭环，让具身智能的部分多模态感知在灵巧手内实现端侧推理，而非传回云端。

意法半导体根据市场需求以及自身技术演进，推出基于STM32N6和STM32MP257的手势识别与控制系统。该系统主要由三大部分构成：基于STM32N6的手势识别与数据采集的感知部分，基于STM32MP257的数据转换与处理任务的PLC部分，基于STM32G431实现运动控制与手势跟随的灵巧手部分。

STM32N6的内部NPU处理器能够运行复杂的手势识别模型，搭配VD66GY高灵敏度彩色图像传感器，可以准确捕捉并识别21个关键手势点位。PLC控制器演示板STM32MP257能够对识别出来的21个手部关键点位数据进行数据格式转换，并控制由15个伺服电机构成的灵巧机械手，实现实时精确的手势响应。意法半导体面向现场观众，展示了其整合微控制器与先进传感器，实现实时手势识别控制的优秀整合能力。

意法半导体手势识别模型框图

来源：意法半导体

STM32N6微控制器集成了意法半导体强大的Neural-ART加速器神经处理单元（NPU），处理能力达600GOPS，同时具有3TOPS/W的极低功耗，其内核为Cortex-M55，主频达800MHz，新增150个DSP 矢量扩展指令集 (MVE)，在视觉数据处理方面有着卓越的计算能力，为手势识别的高效与精准提供了坚实保障。

MCU厂商推出具身智能全栈芯片解决方案

当前，具身智能市场规模不断扩大，MCU厂商不再以单颗 MCU 应对机器人需求，而是以“MCU 模拟 存储 传感 通信”多产品线协同，覆盖感知、控制、驱动、通信与安全全链路，并提供参考设计与生态支持。

在芯片赋能机器人硬件的赛道上，兆易创新构建覆盖控制、存储及模拟的完整产品矩阵，为人形机器人提供全栈式芯片支持。其中，GD32高性能MCU可用于多关节实时运动控制与系统调度；旗下Flash为决策计算提供高速高可靠的数据存储保障；模拟芯片覆盖传感器信号调理、电机驱动、电源管理等关键环节，从感知、决策到执行全链路赋能机器人系统。

整体而言，兆易创新GD32 MCU可与GD30DR系列驱动芯片协同，配合LDO、DC-DC、PWM及保护电路，构建完整、可靠的机器人电机控制解决方案，全面服务于关节驱动与伺服系统。

兆易创新机器人全栈芯片解决方案

来源：兆易创新

结合具身智能各系统特点，定制专门化具身智能MCU芯片

从通用转向按机器人部位（关节/灵巧手/传感节点）定制的高集成、高实时、功能安全型专用 MCU，并辅以全栈芯片协同。这种转变有利于高集成与功能安全认证，精准破解关节及灵巧手空间、同步与量产痛点，降低BOM与开发门槛，未来将有更多厂商会将具身智能专门化MCU作为研发重点。

先楫半导体研发专为机器人关节CAN通信与运动控制打造的专用MCU HPM53M1。HPM53M1不仅延续了先楫产品一贯领先的强算力、高实时性、高可靠性的优势，更首次集成了高压预驱和多路运放，是目前全球市场上集成预驱能力性能最高的MCU产品。

HPM53M1搭载了主频高达480MHz的高性能RISC-V内核，不仅支持双精度浮点运算，还具备强大的DSP扩展能力，轻松应对复杂的控制算法。在存储架构上，其配置了1MB闪存和288KB SRAM，辅以16KB高速缓存(I/D Cache)和高达256KB的零等待指令和数据本地存储器(ILM/DLM)。同时配备了高性能模拟外设，其中包括2路16b ADC；2MSPS；2个OPMAP，可配置为PGA；2个12b DAC 1MSPS。能够以极高的速率实时采集电流、电压、温度和位置传感信号，让关节动态响应更快、控制精度产生质的飞跃。

先楫半导体具身智能关节专用MCU HPM53M1关节方案图

来源：先楫半导体