日常工作繁忙，回到家不想動手做家務(wù)，但是每天地上的毛發(fā)、食物殘渣、床底、箱柜等各種清潔看著實在揪心。想要從繁重的家庭清潔中解放出來，掃地機器人成為廣大民眾的一個選擇。

掃地機器人體型小巧靈活，可以輕松清理到人力清理不到的死角，如床底、沙發(fā)底處，它都可以鉆進去打掃。另外整個清潔過程不需要人控制，它會自動完成工作，減輕操作負(fù)擔(dān)，使用者可以通過手機 APP 實時操作掃地機器人，掌握清掃路徑及清掃進度，成為現(xiàn)實版的「 田螺姑娘 」。

那么一臺掃地機器人是如何實現(xiàn)運作的呢？它又需要用到哪些芯片？

掃地機器人的工作原理

掃地機器人的工作原理是通過搭載在機器人上的傳感器和控制系統(tǒng)，對家居環(huán)境進行實時感知和識別，從而能夠自主規(guī)劃清潔路線，并利用各種清潔工具對地面進行清潔。自動掃地機器人的核心技術(shù)包括圖像處理、機器學(xué)習(xí)、路徑規(guī)劃等方面，通過這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，機器人能夠逐步實現(xiàn)自主化和智能化。

在技術(shù)發(fā)展的過程中，掃地機器人經(jīng)歷了許多重大的轉(zhuǎn)變。

最初，掃地機器人只能沿著預(yù)先設(shè)定的路徑行走，對于環(huán)境的變化和不同的清掃需求無法做出有效的反應(yīng)。而隨著機器人技術(shù)的進步，掃地機器人開始具備了一定的智能，能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航和避障功能，同時還能夠識別并清理不同的污漬。

發(fā)展至今，掃地機器人已經(jīng)擁有仿生機械臂技術(shù)，識別到墻邊、桌椅腿、床邊等難以清掃的邊角地帶時，掃地機器人會通過仿生機械臂將拖布盤外擴，像人手一樣擦拭污漬?？梢钥吹?，掃地機器人正加速邁進「iPhone 時刻」。

掃地機器人之所以越來越好用，離不開各種先進技術(shù)的研發(fā)與投入，包括硬件的疊加。

一臺掃地機器人，用到哪些芯片

一臺掃地機器人主要包含主控芯片、傳感器芯片、電源管理芯片、WiFi 芯片、存儲芯片和視覺芯片等。

主控芯片是掃地機器人的「大腦」，負(fù)責(zé)控制機器人的整體運行和智能決策。具體來看，主控芯片通過接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和程序，對數(shù)據(jù)進行處理和分析，然后輸出相應(yīng)的控制指令，控制機器人的運動和行為。

此外，主控芯片還可以根據(jù)機器人的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，進行實時的調(diào)整和優(yōu)化，使得機器人能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的清潔任務(wù)。

傳感器芯片用于感知和判斷環(huán)境，比如通過激光雷達(dá)、超聲波或紅外線等方式來探測和識別周圍的物體和環(huán)境。傳感器芯片可以感知機器人的電量、速度、溫度等自身狀態(tài)，以及周圍環(huán)境中的障礙物、家具位置、距離等信息。

這些信息被主控芯片接收和處理后，可以控制機器人的運動和行為，實現(xiàn)自主導(dǎo)航、避障、清掃等功能。

電源管理芯片可以對掃地機器人的電池進行充電和放電管理，控制電池的電壓和電流，保證電池的安全和壽命。同時，電源管理芯片還可以對機器人的電源進行監(jiān)控和保護，防止過充、過放、過流等問題的發(fā)生，保證機器人的正常運行。

此外，電源管理芯片還可以對機器人的電源進行節(jié)能控制，根據(jù)機器人的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，進行實時地調(diào)整和優(yōu)化，使得機器人能夠更加高效地使用電源，延長電池壽命。

WiFi 芯片的作用主要是實現(xiàn)與手機或其他智能設(shè)備的連接，以便于用戶進行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。具體來說，WiFi 芯片可以接收來自主控芯片的控制指令，通過內(nèi)置的 WiFi 模塊，將指令發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，與手機或其他智能設(shè)備建立連接。用戶可以通過手機或其他智能設(shè)備發(fā)送控制指令，控制掃地機器人的運行和清潔任務(wù)。

同時，WiFi 芯片還可以將掃地機器人的運行狀態(tài)、電量信息、故障記錄等數(shù)據(jù)發(fā)送到手機或其他智能設(shè)備中，方便用戶進行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

存儲芯片用來記錄機器人的運行軌跡、清掃路徑、電量信息、故障記錄等數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)的分析和優(yōu)化。同時，存儲芯片還可以存儲機器人的控制程序和算法，確保機器人的正常運行。

視覺芯片可以接收來自攝像頭的圖像數(shù)據(jù)，通過內(nèi)置的算法和圖像處理技術(shù)，對圖像進行分析和處理，提取出有用的信息，如地面的顏色、紋理、障礙物的形狀和位置等。

這些信息被主控芯片接收和處理后，可以控制機器人的運動和行為，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)地清掃。同時，視覺芯片還可以幫助機器人識別不同的地面類型和污漬類型，自動調(diào)整清掃方案和清潔劑的使用量，提高清潔效果和效率。

這些芯片，誰來供應(yīng)？

主控芯片

主控芯片常見的芯片類型為 32 位 MCU，部分采用集成度更高的 SOC 或 AI 芯片。主控芯片常見的國內(nèi)供應(yīng)商有全志科技、瑞芯微、兆易創(chuàng)新等，國外主要供應(yīng)商有意法半導(dǎo)體、高通、恩智浦等。

STM32F 系列控制芯片是意法半導(dǎo)體公司推出的一款微控制器芯片，它具有低功耗、高性能、高可靠性等特點，并且廣泛應(yīng)用于掃地機器人、智能家居等領(lǐng)域。比如石頭科技 T6 就是選用了 MCU 大廠 ST 的 STM32F1 系列，在可接受的成本范圍內(nèi)，該系列 MCU 在集成一流的外設(shè)和低功耗、低電壓運行等基礎(chǔ)上實現(xiàn)了高性能。

全志科技的 MR 系列芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用在掃地機器人、四足機器狗等產(chǎn)品上。當(dāng)下主流的高競爭力處理器 MR813 芯片是高性能 SOC，采用 4 核 A53 架構(gòu)，主頻高達(dá) 1.6GHz，擁有豐富的音視頻接口和運動驅(qū)動接口。

石頭科技推出的掃拖地機器人 G10S、追覓 S10、云鯨 2 小白鯨掃拖機器人、米家全能掃拖機器人都采用了全志科技的 MR813 芯片。

同為掃地機器人芯片大戶的瑞芯微，曾推出的四套「AI 人工智能掃地機器人」芯片級解決方案——RK3399、RV1108、RK3326 及 RK3308 在掃地機器人領(lǐng)域亦是極具代表性。其中，旗艦級 RK3399 芯片采用 AI+VSLAM 定位導(dǎo)航技術(shù)，RV1108 及 RK3326 支持 VSLAM 圖像視覺定位導(dǎo)航技術(shù)，RK3308 可實現(xiàn)主流激光導(dǎo)航技術(shù)，助力行業(yè)高效解決產(chǎn)品痛點，全面覆蓋從入門級到高端的掃地機器人產(chǎn)品。

瑞芯微產(chǎn)品已經(jīng)進入科沃斯供應(yīng)鏈系統(tǒng)，近年來科沃斯已推出多款搭載 RK3188、RV110X 芯片方案的產(chǎn)品。

兆易創(chuàng)新在掃地機器人芯片方面也有所涉足。例如，云米的掃拖機器人 3C 系列就使用了兆易創(chuàng)新的 GD32F103VCT6 系列主控 MCU?？莆炙?DG710 則和云米一樣采用了兆易創(chuàng)新 GD32F103VxT6 系列。

傳感器芯片

傳感器芯片的種類很多，包括激光雷達(dá)、超聲波、紅外線等。其中，激光雷達(dá)是最為常用的一種，通過發(fā)射激光束探測并繪制環(huán)境地圖，準(zhǔn)確地定位和避免障礙物，從而保證掃地機器人的安全性和準(zhǔn)確性。

德州儀器用于掃地機器人的傳感器芯片包括壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀等。比如基于 ToF 的 OPT3101 在掃地機器人中的應(yīng)用：OPT3101 抗干擾性能強，精度高的特點。非常適合在掃地機器人中實現(xiàn)自主避障檢測功能。與傳統(tǒng)紅外的方式對比，可以實現(xiàn)精確距離信號的檢測，一致性更好，抗光強干擾能力更好。

ADI也是一家專注于模擬和混合信號技術(shù)的公司，其產(chǎn)品也常被應(yīng)用于掃地機器人的傳感器芯片中，比如 AD698SQ 等。

針對掃地機，中國匯頂科技可提供低、中、高三個解決方案：WALLE64F 系列、WALLE120F 系列、WALLE120LB 系列，其中 WALLE64F 的視角＜64%uB0，WALLE120F 和 WALLE120LB 的視角＞100%uB0；WALLE64F 和 WALLE120F 這兩個系列以避障為主，高端的 WALLE 120LB 系列通過線陣方式實現(xiàn)避障和導(dǎo)航二合一功能，1 傳感器+1 接收端+2 驅(qū)動器的組合在成本上更具優(yōu)勢。

矽?？萍嫉男乱淮咝阅艿卮艂鞲衅?QMC6310，匹配了傳感器融合算法解決方案，可以解決強磁場的高速檢測，高抗干擾性的導(dǎo)航運動算法等。為掃地機器人、工業(yè)領(lǐng)域等高可靠性、高性能客戶提供優(yōu)質(zhì)的地磁傳感器。

歌爾股份和華工科技在智能家居傳感器領(lǐng)域也均有所布局。

電源管理芯片

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中各類芯片的增加以及對低功耗的需求，該領(lǐng)域電源管理芯片需求有望持續(xù)增長。而掃地機器人等智能家居產(chǎn)品出貨量持續(xù)上升，也將進一步帶動電源管理芯片的市場需求。

盡管市場前景不錯，但目前 TI、ADI、高通、英飛凌等境外企業(yè)占據(jù) 80% 以上的市場份額。

國外廠商品類齊全、覆蓋領(lǐng)域多，競爭力強，單從企業(yè)規(guī)模來看，國內(nèi)模擬芯片企業(yè)與國外巨頭還有較大的差距，這主要體現(xiàn)在尖端產(chǎn)品的性能、工藝、技術(shù)迭代等方面。不過，在細(xì)分領(lǐng)域或者某一顆產(chǎn)品方面，國內(nèi)部分產(chǎn)品已超過國外企業(yè)水平，尤其是在中低端芯片方面，國內(nèi)廠商會根據(jù)市場、客戶的需求進行優(yōu)化，其性價比已超過部分國外企業(yè)，具有較強競爭力。國內(nèi)排名靠前廠商包括矽力杰、士蘭微、圣邦股份、芯朋微、晶豐明源、上海貝嶺等。

目前全志科技已經(jīng)成為科沃斯和石頭科技產(chǎn)品供應(yīng)商。近日，圣邦微電子公司的具有動態(tài)功率管理功能的 NVDC 架構(gòu) 1 至 4 節(jié)鋰電池升降壓充電控制器 SGM41570 榮獲「年度最佳電源管理芯片」獎項。該產(chǎn)品為筆記本電腦、掃地機器人等應(yīng)用設(shè)備提供高效率的充電及路徑管理解決方案。

WiFi 芯片

目前，國際廠商博通、德州儀器等可提供掃地機器人用的 WiFi 芯片。

國內(nèi)的一些芯片設(shè)計企業(yè)如樂鑫科技、聯(lián)發(fā)科等也積極投入研發(fā)，為掃地機器人提供國產(chǎn)化的 WiFi 芯片解決方案。比如通過樂鑫科技的 ESP8266 WiFi 模塊，用戶可以通過手機 APP 或者其他設(shè)備遠(yuǎn)程控制掃地機器人。用戶可以通過 APP 設(shè)置掃地機器人的清掃區(qū)域、清掃時間等參數(shù)，同時也可以實時查看掃地機器人的運行狀態(tài)和位置信息。

此外，紫光展銳也是業(yè)界少數(shù)能夠提供基于融合技術(shù)的室內(nèi)定位解決方案的芯片廠商之一。其 V5663 是一款支持 Wi-Fi 5+藍(lán)牙 5+MCU 的 AIoT 解決方案，具有技術(shù)領(lǐng)先、算力強大、安全可靠、應(yīng)用豐富、易于開發(fā)五大特性，可廣泛應(yīng)用于智能家居、醫(yī)療、倉儲物流等多個應(yīng)用場景。

存儲芯片

掃地機器人用的存儲芯片主要是 DRAM 和 NAND 閃存。存儲市場的供應(yīng)商比較清晰，國際廠商主要有三星、SK 海力士、美光、鎧俠、西部數(shù)據(jù)等。

不過，中國已初步完成在存儲芯片領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局。兆易創(chuàng)新、東芯半導(dǎo)體和紫光國芯等廠商大都瞄準(zhǔn)利基型 DRAM 市場，比如 TV、機頂盒、安防和特定應(yīng)用領(lǐng)域等。只是在掃地機器人的具體應(yīng)用上未有詳細(xì)披露。

視覺芯片

掃地機器人上的視覺芯片主要由一些知名的半導(dǎo)體廠商提供，例如恩智浦、三星等。這些廠商提供了各種類型的視覺芯片，如 CMOS 圖像傳感器、圖像信號處理器等，以滿足掃地機器人等智能家居設(shè)備的需求。

國外在掃地機器人的視覺導(dǎo)航方面的研究起步早，已有多款產(chǎn)品采用了視覺導(dǎo)航技術(shù)。而國內(nèi)掃地機器人廠商在視覺導(dǎo)航領(lǐng)域的研究起步較晚，與國外尚存在一定的差距。

中國廠商中，舜宇光學(xué)科技、歐菲光等都在提供掃地機器人上的視覺芯片。

舜宇光學(xué)科技是光電行業(yè)領(lǐng)先的機器人視覺系統(tǒng)方案解決商。舜宇智能光學(xué)為科沃斯旗下子品牌 Yeedi 一點提供掃地機器人導(dǎo)航、避障視覺方案。在 Yeedi 2022 年推出的年度旗艦新品 KK 系列掃地機器人中，由舜宇智能光學(xué)提供導(dǎo)航+避障「二合一」TOF 方案，通過創(chuàng)新 3D 面陣 TOF 傳感器，在兼顧避障應(yīng)用所需廣角的同時，將探測距離做到了史無前例的 7m。

此外，舜宇智能光學(xué)與石頭科技合作多年。石頭科技發(fā)布 2022 年度旗艦產(chǎn)品自清潔掃拖機器人 G10S 系列，由舜宇智能光學(xué)提供小型化 3D 線性結(jié)構(gòu)光傳感器以及 AI 傳感器，為掃地機器人提供了深度距離信息+彩色圖像信息。

歐菲光在機器人業(yè)務(wù)領(lǐng)域的主要產(chǎn)品包括掃地機器人、仿生機器人和服務(wù)機器人等。歐菲光研發(fā)出 RGB+ToF 系統(tǒng)級產(chǎn)品，擁有完全自主的 ToF 標(biāo)定方案，并能實現(xiàn) RGB+ToF 的雙體標(biāo)定和融合，雙攝融合精度較高，可實現(xiàn)測距從 0.5 米到 20 米的雙體融合，產(chǎn)品性能屬于業(yè)界領(lǐng)先水平，為客戶提供各種場景下的 3D 需求應(yīng)用。

一微半導(dǎo)體是小米投資的一家以機器運動控制和 SLAM 技術(shù)為核心的企業(yè)。一微半導(dǎo)體的芯片，支持慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航到視覺導(dǎo)航多方案，全面覆蓋從入門級到高端級別掃地機器人產(chǎn)品。比如：在視覺導(dǎo)航技術(shù)上，一微半導(dǎo)體的旗艦級 AM680 芯片及方案采用 AI+VSLAM 定位導(dǎo)航技術(shù)，可讓掃地機器人導(dǎo)航技術(shù)直接跨入第四代，真正實現(xiàn)行業(yè) AI 人工智能化，配合圖像識別、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、智能算法，將 AI 人工智能與掃地機器人完美融合。

專用芯片是大勢所趨

目前在掃地機器人市場，普遍采用的是通用芯片，且大多采用的是第三方開源算法與方案。通用芯片由于系統(tǒng)龐大，需要手機級別的處理器，并外掛 DDR 等眾多物料，同時還需要一個專門用來控制的單片機，系統(tǒng)復(fù)雜且效能低，因此專用芯片應(yīng)運而生。

專用 SoC 芯片具有尺寸小、低功耗、成本效益高、算力高等優(yōu)點，通過專用芯片集成 SLAM 算法與運動控制等關(guān)鍵單元，大大簡化了方案設(shè)計的復(fù)雜度，同時專用芯片的高度集成化也大大降低了掃地機方案的 BOM 成本。專用芯片也逐漸成為新的寵兒，進入掃地機器人的主流市場。

掃地機器人專用芯片的應(yīng)用前景

首先，在智能化升級方面，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，掃地機器人將會越來越智能化。掃地機器人專用芯片將成為實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一，推動掃地機器人的智能化升級。

其次，在多元化應(yīng)用方面，除了傳統(tǒng)的掃地功能外，掃地機器人還可以拓展到其他領(lǐng)域，如家庭安防、空氣凈化等。掃地機器人專用芯片可以支持這些多元化應(yīng)用，提高掃地機器人的附加值。

最后，在全球化市場方面，隨著全球化的加速發(fā)展，掃地機器人市場將會越來越廣闊。掃地機器人專用芯片將成為推動全球掃地機器人市場發(fā)展的重要力量，滿足全球消費者的需求。

因此，在未來的發(fā)展中，掃地機器人專用芯片將會成為大勢所趨，引領(lǐng)智能家居行業(yè)的發(fā)展潮流。