智能掃地機器人的工作原理和構成

隨著“懶人經(jīng)濟”快速發(fā)展，現(xiàn)在很多年輕人家中配置了智能掃地機器人產(chǎn)品，它通常具有清掃、吸塵、擦地、智能提醒等功能，通過滾刷高速旋轉形成真空，利用高速氣流將垃圾吸入，然后收集在布袋中，經(jīng)過濾網(wǎng)凈化后的空氣冷卻電動機，并最終排出掃地機器人。操作便捷，小巧方便，成為家居重要消費電子產(chǎn)品。

智能掃地機器人一般包括金屬材料、塑料、包材、零部件以及相關輔件等，元器件部分主要包括芯片、傳感器、電機、電子元器件、鋰電池、激光雷達、控制器、減速器、執(zhí)行器、地刷等。智能掃地機器人是由哪些產(chǎn)品組成，它通常需要哪些分立器件產(chǎn)品？本期，合科泰給大家捋一捋。

智能掃地機器人的工作原理和構成

智能掃地機器人的核心是自主導航，技術壁壘是非常高的。掃地機器人的工作環(huán)境是由已知的靜態(tài)障礙物和動態(tài)障礙物，如人、寵物等組成，自主導航技術涉及定位、路徑規(guī)劃算法和傳感器技術，技術的復雜性較高，非常關鍵，對產(chǎn)品性能影響巨大。掃地機器人通常有幾大模塊組成，比如機器人前端的控制模塊區(qū)，這個部分主要有電腦板塊、傳感器、電池、接線板和開關等部件，垃圾存放區(qū)，這部分主要有吸塵器、灰塵盒、毛刷、拖板和拖布等部件，產(chǎn)品的運動部件裝配區(qū)，這部分主要有電機、風機、傳動裝置和配重部件等。這種產(chǎn)品就是一個自動化的可移動裝置，外佳有集塵盒的真空吸塵裝置，控制發(fā)出指令為機身設定對應的控制路徑，讓其在室內反復行走。

掃地機器人系統(tǒng)一般包括電池管理系統(tǒng)、電源管理、電機驅動系統(tǒng)和傳感器及信號調理、人機交互界面等。

電池管理部分可采用多節(jié)鋰電池串聯(lián)，這部分包括電池保護和充電管理，可能用到電源管理芯片和電阻電容產(chǎn)品。鋰電池為了保證電池安全和壽命，對充電過程分為四個階段，涓流充電（低壓預充）、恒流充電、恒壓充電和充電終止，配置電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等功能。很多產(chǎn)品采用4.5V至24V的寬輸入輸入電壓范圍，支持1-4節(jié)的電池，可編程輸入電流限制、充電電壓、充電電流和最小系統(tǒng)電壓調節(jié)。合科泰產(chǎn)品1117/A-3.3線性電源IC具有穩(wěn)定的電壓調節(jié)能力，寬溫級范圍，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，非常適用于智能機器人產(chǎn)品。

在電池保護和電量計部分，這個可能用到專用鋰電池保護IC。根據(jù)用戶不同需求，可能包含過壓/欠壓保護，放電過流/短路保護，過溫/欠溫保護，放電過流/短路保護，電量計算，電壓電流溫度的全面的保護等功能。

在智能掃地機器人中的電源管理部分會有降壓穩(wěn)壓過程，穩(wěn)壓提供給外置模塊、傳感器以及相關邏輯電路。5V電壓經(jīng)過二級降壓到3.3V或者1.8V等，合科泰的LDO穩(wěn)壓器產(chǎn)品可幫助電路實現(xiàn)穩(wěn)定降壓。在同步整流和非同步整流電路部分，橋堆以及穩(wěn)壓二極管等產(chǎn)品可以發(fā)作用。合科泰的LDO具有低噪聲和靜態(tài)電流低、低功耗以及穩(wěn)定等特點。

在掃地機的電機驅動部分，通常亦直流有刷電機和無刷電機，電機通常需要TVS管保護，對這類產(chǎn)品要求是耐壓能力大而穩(wěn)定，開關損耗小，電機部分可以用合科泰的MOS管進行開關，實現(xiàn)對電機的控制。實現(xiàn)掃地機器人的主輪的正轉、反轉、剎車、空擋滑行等。合科泰的HKTG40C40可滿足要求。

在傳感器和信號調理部分，智能掃地機器人通常需要實現(xiàn)避障傳感、沿墻傳感、懸崖檢測、虛擬墻檢測、碰撞傳感、里程檢測，、動回充檢測等功能，這對于電路要求，開關速度更高頻，更快高效。

很多掃地機還需要LED驅動和顯示部分，這也需要很多二極管和三極管產(chǎn)品實現(xiàn)顯示驅動，合科泰MMBT5551、SS34L等產(chǎn)品可以滿足。

目前，智能掃地機器人基本滿足高頻、自動化、全面清掃等淺度清潔需求，未來有望進一步拓寬應用場景，如成為具備家庭伴侶，實現(xiàn)影音娛樂或具備家庭安全管家等功能。近年來，AIoT等技術的應用使得掃地機器人更加智能和強大，清潔更加精準、深度和高效，對于供應產(chǎn)品而言，元器件產(chǎn)品需要更加小型化、智能、低功耗，滿足客戶需求。