【应用】红外接近传感器在扫地机器人避障功能中的应用设计

时间： 2017-05-16 来源：世强作者：Zake

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扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，凭借一定的人工智能自动在房间内完成地板清理工作。智能扫地机器人完成自动打扫，其中一个重要的功能就是要实现自动避障。

自动避障即在打扫的过程中，如遇到墙壁、家具等物体时，应自动避开。避障的方式有多种，例如红外光反射原理、超声波测距、图像识别、TOF等等。其中最常用、最经济的方案就是利用红外光反射原理来避障。

红外光避障原理
红外光避障原理如图1所示，LED发射红外光，由障碍物反射到接收器。通过计算接收到光强度的大小，从而判断障碍物的距离。

图1：红外光避障原理

红外避障在扫地机器人上的应用
本文介绍的红外避障方案采用的是SILICON LABS的红外光传感器Si115x。Si115x主要安装在扫地机器的边缘，如图2所示，安装的传感器数量越多检测越准确。当扫地机器人在打扫的过程中，正常运行时，Si115x读到的数值非常小，表示未接收到红外光。当遇到障碍物时，如家具、墙壁等，LED的光通过障碍物反射到Si115x，接收到的数值会逐渐增大。从而判断前面有障碍物，扫地机器人需要改变路线等。

图2：红外传感器的扫地机器人上的应用

由于红外避障传感器，是靠接收到光线来判断距离，因此比较容易受环境光线的干扰，例如，当扫地机器人运行经过门口或窗户的位置时，受室外强光的影响很容易产生误判。幸运地是，Si115x在研发时就考虑了该问题，由于LED发光的波长一般选择在850-940nm。在Si115x内部增加了一个940nm的滤光片，可以阻止其它光线的干扰，大大提供了检测的准确度。

Si115x应用原理图
红外光传感器Si115x的应用电路图非常简单，如图3所示。采用I2C通信接口与MCU通信。并且可以直接驱动外接LED，最大驱动电流可达360mA。通过简单的寄存器配置，Si115x就可以按照一定的频率驱动LED。平均功耗只需9uA，非常适合电池供电的扫地机器人应用。

图3：Si115x应用原理图

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全部评论（2）

Charly Lv3. 高级工程师 2018-10-12

怎么不写一下红外接收端光电流对比离障碍物距离的曲线，这样研发人员可以参考。
- 世小强回复：您的建议小强收到啦~小强会慢慢改进的
因你而变 Lv4. 资深工程师 2017-11-07

学习了

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