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掃地機(jī)器人芯片,誰在供應(yīng)?

作者: 時(shí)間:2024-01-08 來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 收藏

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

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202401/454548.htm

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(jìn)去打掃。另外整個(gè)清潔過程不需要人控制,它會(huì)自動(dòng)完成工作,減輕操作負(fù)擔(dān),使用者可以通過手機(jī) APP 實(shí)時(shí)操作,掌握清掃路徑及清掃進(jìn)度,成為現(xiàn)實(shí)版的「 田螺姑娘 」。

那么一臺(tái)掃地機(jī)器人是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的呢?它又需要用到哪些芯片?

掃地機(jī)器人的工作原理

掃地機(jī)器人的工作原理是通過搭載在機(jī)器人上的傳感器和控制系統(tǒng),對家居環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和識(shí)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(jìn)行清潔。自動(dòng)掃地機(jī)器人的核心技術(shù)包括圖像處理、機(jī)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(jī)器人能夠逐步實(shí)現(xiàn)自主化和智能化。

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

最初,掃地機(jī)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(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步,掃地機(jī)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(shí)還能夠識(shí)別并清理不同的污漬。

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

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

一臺(tái)掃地機(jī)器人,用到哪些芯片

一臺(tái)掃地機(jī)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(chǔ)芯片和視覺芯片等。

主控芯片是掃地機(jī)器人的「大腦」,負(fù)責(zé)控制機(jī)器人的整體運(yùn)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(jìn)行處理和分析,然后輸出相應(yīng)的控制指令,控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和行為。

此外,主控芯片還可以根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境變化,進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整和優(yōu)化,使得機(jī)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(shí)別周圍的物體和環(huán)境。傳感器芯片可以感知機(jī)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(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和行為,實(shí)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(jī)器人的電池進(jìn)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(shí),電源管理芯片還可以對機(jī)器人的電源進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù),防止過充、過放、過流等問題的發(fā)生,保證機(jī)器人的正常運(yùn)行。

此外,電源管理芯片還可以對機(jī)器人的電源進(jìn)行節(jié)能控制,根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境變化,進(jìn)行實(shí)時(shí)地調(diào)整和優(yōu)化,使得機(jī)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(shí)現(xiàn)與手機(jī)或其他智能設(shè)備的連接,以便于用戶進(jìn)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(jī)或其他智能設(shè)備建立連接。用戶可以通過手機(jī)或其他智能設(shè)備發(fā)送控制指令,控制掃地機(jī)器人的運(yùn)行和清潔任務(wù)。

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

存儲(chǔ)芯片用來記錄機(jī)器人的運(yùn)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(shí),存儲(chǔ)芯片還可以存儲(chǔ)機(jī)器人的控制程序和算法,確保機(jī)器人的正常運(yùn)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(jìn)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(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和行為,實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)地清掃。同時(shí),視覺芯片還可以幫助機(jī)器人識(shí)別不同的地面類型和污漬類型,自動(dòng)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(diǎn),并且廣泛應(yīng)用于掃地機(jī)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(yùn)行等基礎(chǔ)上實(shí)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(jī)器人、四足機(jī)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(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接口。

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

同為掃地機(jī)器人芯片大戶的瑞芯微,曾推出的四套「AI 人工智能掃地機(jī)器人」芯片級(jí)解決方案——RK3399、RV1108、RK3326 及 RK3308 在掃地機(jī)器人領(lǐng)域亦是極具代表性。其中,旗艦級(jí) 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(shí)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(diǎn),全面覆蓋從入門級(jí)到高端的掃地機(jī)器人產(chǎn)品。

瑞芯微產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)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(jī)器人芯片方面也有所涉足。例如,云米的掃拖機(jī)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(jī)器人的安全性和準(zhǔn)確性。

德州儀器用于掃地機(jī)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(jī)器人中的應(yīng)用:OPT3101 抗干擾性能強(qiáng),精度高的特點(diǎn)。非常適合在掃地機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)自主避障檢測功能。與傳統(tǒng)紅外的方式對比,可以實(shí)現(xiàn)精確距離信號(hào)的檢測,一致性更好,抗光強(qiáng)干擾能力更好。

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

針對掃地機(jī),中國匯頂科技可提供低、中、高三個(gè)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(gè)系列以避障為主,高端的 WALLE 120LB 系列通過線陣方式實(shí)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(dòng)器的組合在成本上更具優(yōu)勢。

矽睿科技的新一代高性能地磁傳感器 QMC6310,匹配了傳感器融合算法解決方案,可以解決強(qiáng)磁場的高速檢測,高抗干擾性的導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)算法等。為掃地機(jī)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(jī)器人等智能家居產(chǎn)品出貨量持續(xù)上升,也將進(jìn)一步帶動(dòng)電源管理芯片的市場需求。

盡管市場前景不錯(cuò),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(qiáng),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(huì)根據(jù)市場、客戶的需求進(jìn)行優(yōu)化,其性價(jià)比已超過部分國外企業(yè),具有較強(qiáng)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(dòng)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(jiǎng)項(xiàng)。該產(chǎn)品為筆記本電腦、掃地機(jī)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(jī)器人用的 WiFi 芯片。

國內(nèi)的一些芯片設(shè)計(jì)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(jī)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(jī) APP 或者其他設(shè)備遠(yuǎn)程控制掃地機(jī)器人。用戶可以通過 APP 設(shè)置掃地機(jī)器人的清掃區(qū)域、清掃時(shí)間等參數(shù),同時(shí)也可以實(shí)時(shí)查看掃地機(jī)器人的運(yùn)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(qiáng)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(chǔ)物流等多個(gè)應(yīng)用場景。

存儲(chǔ)芯片

掃地機(jī)器人用的存儲(chǔ)芯片主要是 DRAM 和 NAND 閃存。存儲(chǔ)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(chǔ)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(jī)頂盒、安防和特定應(yīng)用領(lǐng)域等。只是在掃地機(jī)器人的具體應(yīng)用上未有詳細(xì)披露。

視覺芯片

掃地機(jī)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(hào)處理器等,以滿足掃地機(jī)器人等智能家居設(shè)備的需求。

國外在掃地機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)提供掃地機(jī)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(jī)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(shí),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(jī)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(jī)器人提供了深度距離信息+彩色圖像信息。

歐菲光在機(jī)器人業(yè)務(wù)領(lǐng)域的主要產(chǎn)品包括掃地機(jī)器人、仿生機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人等。歐菲光研發(fā)出 RGB+ToF 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品,擁有完全自主的 ToF 標(biāo)定方案,并能實(shí)現(xiàn) RGB+ToF 的雙體標(biāo)定和融合,雙攝融合精度較高,可實(shí)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(jī)器運(yùn)動(dòng)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(jí)到高端級(jí)別掃地機(jī)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(jí) AM680 芯片及方案采用 AI+VSLAM 定位導(dǎo)航技術(shù),可讓掃地機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)直接跨入第四代,真正實(shí)現(xiàn)行業(yè) AI 人工智能化,配合圖像識(shí)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(jī)器人完美融合。

專用芯片是大勢所趨

目前在掃地機(jī)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(jī)級(jí)別的處理器,并外掛 DDR 等眾多物料,同時(shí)還需要一個(gè)專門用來控制的單片機(jī),系統(tǒng)復(fù)雜且效能低,因此專用芯片應(yīng)運(yùn)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(diǎn),通過專用芯片集成 SLAM 算法與運(yùn)動(dòng)控制等關(guān)鍵單元,大大簡化了方案設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,同時(shí)專用芯片的高度集成化也大大降低了掃地機(jī)方案的 BOM 成本。專用芯片也逐漸成為新的寵兒,進(jìn)入掃地機(jī)器人的主流市場。

掃地機(jī)器人專用芯片的應(yīng)用前景

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

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(jī)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(jī)器人專用芯片可以支持這些多元化應(yīng)用,提高掃地機(jī)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(jī)器人市場將會(huì)越來越廣闊。掃地機(jī)器人專用芯片將成為推動(dòng)全球掃地機(jī)器人市場發(fā)展的重要力量,滿足全球消費(fèi)者的需求。

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



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