愛(ài)普生陀螺儀模塊助力智能泳池清潔機(jī)器人導(dǎo)航方案

目前泳池清潔機(jī)器人成為一個(gè)新的熱點(diǎn)賽道，許多公司都在此新領(lǐng)域投入研發(fā)，其中主要為曾經(jīng)從事家用掃地機(jī)的相關(guān)公司，因?yàn)橛境厍鍧崣C(jī)器人的智能化與曾今的掃地機(jī)器人智能化路徑接近，而且目前還處于技術(shù)起步階段。

泳池機(jī)器人概念圖

與家用掃地機(jī)器人相同的部分是目前泳池清潔機(jī)器人主要還是隨機(jī)式行走，沒(méi)有加入路徑規(guī)劃部分，清潔效率較低，未來(lái)將很快步入規(guī)劃式時(shí)代。不同的部分是泳池內(nèi)的環(huán)境與家用掃地機(jī)工作環(huán)境完全不同，導(dǎo)航方式無(wú)法采用目前主流的激光導(dǎo)航或者視覺(jué)導(dǎo)航方式，未來(lái)可能主要以慣性導(dǎo)航+超聲波為主要的導(dǎo)航方式。目前超聲波雷達(dá)主要應(yīng)用為避障等功能，所以主要能應(yīng)用于泳池清潔機(jī)器人導(dǎo)航的最可靠的方式還是慣性導(dǎo)航。

首先分析一下泳池機(jī)器人的工作環(huán)境，泳池機(jī)器人的工作主要在泳池底部和墻部的清潔，墻部的清潔由于一般的加速度傳感器能夠非常清晰的提供俯仰角的數(shù)據(jù)，而且功能接近過(guò)去的擦窗機(jī)器人，所以墻部的清潔沒(méi)有太多的技術(shù)難點(diǎn)。而由于泳池機(jī)器人是需要上墻的，所以在結(jié)構(gòu)上泳池機(jī)器人無(wú)法跟家用掃地機(jī)一樣設(shè)置前碰撞開(kāi)關(guān)，所以檢測(cè)墻體目前一般根據(jù)泳池機(jī)器人爬上墻壁后造成的俯仰角變化來(lái)判斷，由此而造成機(jī)器人每次碰到墻都會(huì)有俯仰角變化。頻繁的俯仰角變化又會(huì)對(duì)偏航角的精度造成較大的干擾，因此泳池機(jī)器人不僅僅需要Z軸陀螺儀的精度高，對(duì)X軸和Y軸也有同樣的要求。關(guān)于工作時(shí)間，一般家用泳池在20平到50平左右，雖然面積比較小，但是泳池機(jī)器人的移動(dòng)速度也較低，一般為10CM/SEC，大約是家用掃地機(jī)器人的三分之一，清潔30平米的泳池底部大概需要的時(shí)間為1個(gè)小時(shí)。所以慣性導(dǎo)航對(duì)陀螺儀的精度要求也較高。

高精度陀螺儀

如果用超聲波傳感器能解決機(jī)器人非必要上墻的問(wèn)題，那么只需要在Z軸使用高精度陀螺儀就能達(dá)到這個(gè)要求，技術(shù)方案推薦為慣性導(dǎo)航掃地機(jī)器人過(guò)去常使用的1+6方案，即1顆愛(ài)普生高精度陀螺儀+1顆6軸陀螺儀傳感器。如果機(jī)器人需要頻繁上墻，那么此方案便不太適合，需要用較高端的IMU來(lái)導(dǎo)航?？紤]到消費(fèi)電子的成本要求，愛(ài)普生聯(lián)合第三方合作開(kāi)發(fā)了SGPM01系列陀螺儀模塊，在此類(lèi)工作環(huán)境中實(shí)測(cè)中能達(dá)到1小時(shí)5度偏差*，能夠滿(mǎn)足行業(yè)的普遍要求。

軸陀螺儀模組

SGPM01是基于高性能陀螺儀傳感器和加速度計(jì),磁力計(jì)開(kāi)發(fā)的模組，內(nèi)置3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)傳感器和3軸地磁傳感器。依賴(lài)于高精度的傳感器、高性能的處理器和高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理算法，輸出非常穩(wěn)定的角速度值，加速度值，磁力計(jì)和姿態(tài)角。模塊可以支持UART，SPI數(shù)據(jù)通訊，產(chǎn)品總體尺寸： 24 * 22 * 8 mm

產(chǎn)品特性
高精度9軸陀螺儀模組
輸出三軸加速度值，三軸角速度值，三軸地磁，姿態(tài)角（Pitch，Roll，Yaw）,溫度
數(shù)字通訊接口UART 和SPI
產(chǎn)品尺寸：24 * 22 * 8 mm
低功耗

規(guī)格參數(shù)*:

*產(chǎn)品數(shù)據(jù)源自第三方實(shí)驗(yàn)室，因使用和設(shè)置的不同，與實(shí)際數(shù)據(jù)可能存在差異。

相關(guān)資料可在官網(wǎng)下載
愛(ài)普生IMU官網(wǎng):
https://global.epson.com/products_and_drivers/sensing_system/
愛(ài)普生陀螺儀官網(wǎng)：
https://www5.epsondevice.com/en/

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