【应用】SGPM01系列陀螺仪模块用于智能泳池清洁机器人，能达到1小时仅5度偏差

时间： 2023-06-21 来源：EPSON

技术问答

智能泳池清洁机器人导航方案

目前泳池清洁机器人成为一个新的热点赛道，许多公司都在此新邻域投入研发，其中主要为曾经从事家用扫地机的相关公司较多，因为泳池清洁机器人的智能化与曾今的扫地机器人智能化路径接近，而且目前还处于技术起步阶段。

与家用扫地机器人相同的部分是目前泳池清洁机器人主要还是随机式行走，没有加入路径规划部分，清洁效率较低，未来将很快步入规划式时代，不同的部分是泳池内的环境与家用扫地机工作环境完全不同，导航方式无法采用目前主流的激光导航或者视觉导航方式，未来可能主要以惯性导航+超声波为主要的导航方式。目前超声波雷达主要应用为避障等功能，所以主要能应用于泳池清洁机器人导航的最可靠的方式还是惯性导航。

首先分析一下泳池机器人的工作环境，泳池机器人的工作主要在泳池底部和墙部的清洁，墙部的清洁由于一般的加速度传感器能够非常清晰的提供俯仰角的数据，而且功能接近过去的擦窗机器人，所以墙部的清洁没有太多的技术难点。而由于泳池机器人是需要上墙的，所以在结构上泳池机器人无法跟家用扫地机一样设置前碰撞开关，所以检测墙体目前一般根据泳池机器人碰到墙后攀爬上去后造成的俯仰角变化来判断是否已经到底部边缘，由此而造成机器人每次碰到墙都会有爬墙的俯仰角变化。

频繁的俯仰角变化又会对偏航角的精度造成较大的干扰，因此用于泳池机器人不仅仅需要Z轴陀螺仪的精度高，而且同样要求X轴和Y轴同样需要高精度陀螺仪。关于工作时间，一般家用泳池在20平到50平左右，虽然面积比较小，但是泳池机器人的移动速度也较低，一般为10CM/SEC，大约是家用扫地机器人的1/3，清洁30平米的泳池底部大概需要的时间为1个小时。所以惯性导航对陀螺仪的精度要求也较高，大概目标要求1个小时在5度以内。

如果用超声波传感器能解决机器人非必要上墙的问题那么只需要在Z轴使用高精度陀螺仪可能能达到这个要求，技术方案推荐为惯性导航扫地机器人过去常使用的1+6方案，即1颗爱普生高精度陀螺仪+1颗6轴陀螺仪传感器。如果机器人需要频繁上墙，那么此方案便不太适合，需要用较高端的IMU来导航，目前高端IMU主要的成本从几百块到几千人民币不等，从成本考虑不太适合泳池机器人这类消费电子领域，爱普生联合第三方合作开发的SGPM01系列陀螺仪模块，在此类工作环境中实测中能达到1小时5度偏差，并且将成本降低到了该应用可接受的范围。

关于SGPM01系列陀螺仪模块

1、产品描述：

SGPM01是基于高性能陀螺仪传感器和加速度计、磁力计开发的模组，内置3轴陀螺仪和3轴加速度计传感器和3轴地磁传感器。

依赖于高精度的传感器、高性能的处理器和高级的数字信号处理算法，输出非常稳定的角速度值、加速度值、磁力计和姿态角。模块可以支持UART，SPI数据通讯，产品总体尺寸：24*22*8mm。

2、产品特性

高精度9轴陀螺仪模组

输出三轴加速度值，三轴角速度值，三轴地磁，姿态角（Pitch,Roll,Yaw），温度

数字通讯接口UART和SPI

产品尺寸：24*22*8mm

低功耗

3、规格参数^*

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