掃地機器人芯片，誰(shuí)在供應？

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)、食物殘渣、床底、箱柜等各種清潔看著(zhù)實(shí)在揪心。想要從繁重的家庭清潔中解放出來(lái)，掃地機器人成為廣大民眾的一個(gè)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(jìn)去打掃。另外整個(gè)清潔過(guò)程不需要人控制，它會(huì )自動(dòng)完成工作，減輕操作負擔，使用者可以通過(guò)手機 APP 實(shí)時(shí)操作掃地機器人，掌握清掃路徑及清掃進(jìn)度，成為現實(shí)版的「 田螺姑娘 」。

那么一臺掃地機器人是如何實(shí)現運作的呢？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(guò)搭載在機器人上的傳感器和控制系統，對家居環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和識別，從而能夠自主規劃清潔路線(xiàn)，并利用各種清潔工具對地面進(jìn)行清潔。自動(dòng)掃地機器人的核心技術(shù)包括圖像處理、機器學(xué)習、路徑規劃等方面，通過(guò)這些技術(shù)的綜合應用，機器人能夠逐步實(shí)現自主化和智能化。

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

最初，掃地機器人只能沿著(zhù)預先設定的路徑行走，對于環(huán)境的變化和不同的清掃需求無(wú)法做出有效的反應。而隨著(zhù)機器人技術(shù)的進(jìn)步，掃地機器人開(kāi)始具備了一定的智能，能夠實(shí)現自主導航和避障功能，同時(shí)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(shí)，掃地機器人會(huì )通過(guò)仿生機械臂將拖布盤(pán)外擴，像人手一樣擦拭污漬?？梢钥吹?，掃地機器人正加速邁進(jìn)「iPhone 時(shí)刻」。

掃地機器人之所以越來(lái)越好用，離不開(kāi)各種先進(jìn)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(jué)芯片等。

主控芯片是掃地機器人的「大腦」，負責控制機器人的整體運行和智能決策。具體來(lái)看，主控芯片通過(guò)接收來(lái)自傳感器的數據，根據預設的算法和程序，對數據進(jìn)行處理和分析，然后輸出相應的控制指令，控制機器人的運動(dòng)和行為。

此外，主控芯片還可以根據機器人的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)的調整和優(yōu)化，使得機器人能夠更好地適應各種復雜的清潔任務(wù)。

傳感器芯片用于感知和判斷環(huán)境，比如通過(guò)激光雷達、超聲波或紅外線(xiàn)等方式來(lái)探測和識別周?chē)奈矬w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?chē)h(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(dòng)和行為，實(shí)現自主導航、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(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器人的電源進(jìn)行監控和保護，防止過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流等問(wèn)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(jìn)行節能控制，根據機器人的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)地調整和優(yōu)化，使得機器人能夠更加高效地使用電源，延長(cháng)電池壽命。

WiFi 芯片的作用主要是實(shí)現與手機或其他智能設備的連接，以便于用戶(hù)進(jìn)行遠程控制和監控。具體來(lái)說(shuō)，WiFi 芯片可以接收來(lái)自主控芯片的控制指令，通過(guò)內置的 WiFi 模塊，將指令發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )中，與手機或其他智能設備建立連接。用戶(hù)可以通過(guò)手機或其他智能設備發(fā)送控制指令，控制掃地機器人的運行和清潔任務(wù)。

同時(shí)，WiFi 芯片還可以將掃地機器人的運行狀態(tài)、電量信息、故障記錄等數據發(fā)送到手機或其他智能設備中，方便用戶(hù)進(jìn)行遠程監控和管理。

存儲芯片用來(lái)記錄機器人的運行軌跡、清掃路徑、電量信息、故障記錄等數據，以便于后續的分析和優(yōu)化。同時(shí)，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(jué)芯片可以接收來(lái)自攝像頭的圖像數據，通過(guò)內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，可以控制機器人的運動(dòng)和行為，實(shí)現更加精準地清掃。同時(shí)，視覺(jué)芯片還可以幫助機器人識別不同的地面類(lèi)型和污漬類(lèi)型，自動(dòng)調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(shuí)來(lái)供應？

主控芯片

主控芯片常見(jiàn)的芯片類(lèi)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(jiàn)的國內供應商有全志科技、瑞芯微、兆易創(chuàng )新等，國外主要供應商有意法半導體、高通、恩智浦等。

STM32F 系列控制芯片是意法半導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(chǎng) ST 的 STM32F1 系列，在可接受的成本范圍內，該系列 MCU 在集成一流的外設和低功耗、低電壓運行等基礎上實(shí)現了高性能。

全志科技的 MR 系列芯片已經(jīng)廣泛應用在掃地機器人、四足機器狗等產(chǎn)品上。當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，主頻高達 1.6GHz，擁有豐富的音視頻接口和運動(dòng)驅動(dòng)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(hù)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 定位導航技術(shù)，RV1108 及 RK3326 支持 VSLAM 圖像視覺(jué)定位導航技術(shù)，RK3308 可實(shí)現主流激光導航技術(shù)，助力行業(yè)高效解決產(chǎn)品痛點(diǎn)，全面覆蓋從入門(mén)級到高端的掃地機器人產(chǎn)品。

瑞芯微產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入科沃斯供應鏈系統，近年來(lái)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(lèi)很多，包括激光雷達、超聲波、紅外線(xiàn)等。其中，激光雷達是最為常用的一種，通過(guò)發(fā)射激光束探測并繪制環(huán)境地圖，準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用：OPT3101 抗干擾性能強，精度高的特點(diǎn)。非常適合在掃地機器人中實(shí)現自主避障檢測功能。與傳統紅外的方式對比，可以實(shí)現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(zhuān)注于模擬和混合信號技術(shù)的公司，其產(chǎn)品也常被應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(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(guò)線(xiàn)陣方式實(shí)現避障和導航二合一功能，1 傳感器+1 接收端+2 驅動(dòng)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(chǎng)的高速檢測，高抗干擾性的導航運動(dòng)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(hù)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(zhù)物聯(lián)網(wǎng)設備中各類(lèi)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增長(cháng)。而掃地機器人等智能家居產(chǎn)品出貨量持續上升，也將進(jìn)一步帶動(dòng)電源管理芯片的市場(chǎng)需求。

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

國外廠(chǎng)商品類(lèi)齊全、覆蓋領(lǐng)域多，競爭力強，單從企業(yè)規模來(lái)看，國內模擬芯片企業(yè)與國外巨頭還有較大的差距，這主要體現在尖端產(chǎn)品的性能、工藝、技術(shù)迭代等方面。不過(guò)，在細分領(lǐng)域或者某一顆產(chǎn)品方面，國內部分產(chǎn)品已超過(guò)國外企業(yè)水平，尤其是在中低端芯片方面，國內廠(chǎng)商會(huì )根據市場(chǎng)、客戶(hù)的需求進(jìn)行優(yōu)化，其性?xún)r(jià)比已超過(guò)部分國外企業(yè)，具有較強競爭力。國內排名靠前廠(chǎng)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 1 至 4 節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、掃地機器人等應用設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(chǎng)商博通、德州儀器等可提供掃地機器人用的 WiFi 芯片。

國內的一些芯片設計企業(yè)如樂(lè )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(guò)樂(lè )鑫科技的 ESP8266 WiFi 模塊，用戶(hù)可以通過(guò)手機 APP 或者其他設備遠程控制掃地機器人。用戶(hù)可以通過(guò) APP 設置掃地機器人的清掃區域、清掃時(shí)間等參數，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)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)界少數能夠提供基于融合技術(shù)的室內定位解決方案的芯片廠(chǎng)商之一。其 V5663 是一款支持 Wi-Fi 5+藍牙 5+MCU 的 AIoT 解決方案，具有技術(shù)領(lǐng)先、算力強大、安全可靠、應用豐富、易于開(kāi)發(fā)五大特性，可廣泛應用于智能家居、醫療、倉儲物流等多個(gè)應用場(chǎng)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(chǎng)的供應商比較清晰，國際廠(chǎng)商主要有三星、SK 海力士、美光、鎧俠、西部數據等。

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

視覺(jué)芯片

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

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

中國廠(chǎng)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(jué)芯片。

舜宇光學(xué)科技是光電行業(yè)領(lǐng)先的機器人視覺(jué)系統方案解決商。舜宇智能光學(xué)為科沃斯旗下子品牌 Yeedi 一點(diǎn)提供掃地機器人導航、避障視覺(jué)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)提供導航+避障「二合一」TOF 方案，通過(guò)創(chuàng )新 3D 面陣 TOF 傳感器，在兼顧避障應用所需廣角的同時(shí)，將探測距離做到了史無(wú)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(xiàn)性結構光傳感器以及 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 系統級產(chǎn)品，擁有完全自主的 ToF 標定方案，并能實(shí)現 RGB+ToF 的雙體標定和融合，雙攝融合精度較高，可實(shí)現測距從 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(hù)提供各種場(chǎng)景下的 3D 需求應用。

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

專(zhuān)用芯片是大勢所趨

目前在掃地機器人市場(chǎng)，普遍采用的是通用芯片，且大多采用的是第三方開(kāi)源算法與方案。通用芯片由于系統龐大，需要手機級別的處理器，并外掛 DDR 等眾多物料，同時(shí)還需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)控制的單片機，系統復雜且效能低，因此專(zhuān)用芯片應運而生。

專(zhuān)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(guò)專(zhuān)用芯片集成 SLAM 算法與運動(dòng)控制等關(guān)鍵單元，大大簡(jiǎn)化了方案設計的復雜度，同時(shí)專(zhuān)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(zhuān)用芯片也逐漸成為新的寵兒，進(jìn)入掃地機器人的主流市場(chǎng)。

掃地機器人專(zhuān)用芯片的應用前景

首先，在智能化升級方面，隨著(zhù)人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，掃地機器人將會(huì )越來(lái)越智能化。掃地機器人專(zhuān)用芯片將成為實(shí)現這一目標的關(guān)鍵技術(shù)之一，推動(dòng)掃地機器人的智能化升級。

其次，在多元化應用方面，除了傳統的掃地功能外，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(zhuān)用芯片可以支持這些多元化應用，提高掃地機器人的附加值。

最后，在全球化市場(chǎng)方面，隨著(zhù)全球化的加速發(fā)展，掃地機器人市場(chǎng)將會(huì )越來(lái)越廣闊。掃地機器人專(zhuān)用芯片將成為推動(dòng)全球掃地機器人市場(chǎng)發(fā)展的重要力量，滿(mǎn)足全球消費者的需求。

因此，在未來(lái)的發(fā)展中，掃地機器人專(zhuān)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。