解锁扫地机器人里的智慧“芯”动力

2025-03-19 08:39:54 EETOP

近年来，机器人的应用领域和形态发展相当快，从家庭、餐厅、到购物中心、酒店，再到仓储物流、工业装备制造，几乎无处不在。尤其值得关注的，是近年来机器人正逐渐从自动化向智能化、自主化蜕变，具备自我学习能力的智能机器人正在颠覆人类对机器人的传统认知。

根据《智能机器人行业技术产业发展白皮书（2023版）》，2022年全球智能机器人市场规模超过500亿美元，2024年将超过660亿美元。这其中，随着中国工业数字化转型不断深入，中国智能机器人市场规模预计在2024年将达到251亿美元，CAGR达到

2. 清洁系统：电机控制芯片控制边刷与主刷的旋转速度和力度，还有拖地抹布（扫拖一体）的擦拭强度，确保清洁效果既彻底又节能，还可以控制拖地水泵的出水量，确保拖地效果均匀且不留水渍。电机控制芯片与算法紧密结合，实现强吸尘的同时，尽可能降低运行噪音。

推荐选型：有刷电机驱动芯片GD30DR300x

主要应用在水泵，电解水模块。

推荐选型：无刷电机驱动芯片GD30DR8306/8413

该产品系列集成了三个可单独控制的半桥驱动器，宽电压输入范围4.5-30V，其中GD30DR8413集成了功率级，峰值驱动电流高达3A。此外还集成了用于提供高压侧栅极驱动电流的稳压自举电路、集成电源欠压锁定、过温保护、预防MOSFET直通等保护功能，可防止集成电路和系统因发生故障而损坏。主要应用于扫地机器人主刷、边刷、吸尘等无刷电机场景中。

3. 电源管理系统：包括有锂电池充电、放电控制（MOS控制，电池直供）、AFE、电量计等，卓越的电源管理能够显著提升设备的续航能力。

推荐选型：锂电池充电芯片GD30BC2501

扫地机器人是四节锂电池串联使用的典型应用场景，充电管理芯片会在扫地机器人主板上或在充电坞上，负责对锂电池充电曲线进行管理，以实现高效，安全的充电。GD30BC2501可为4/6节锂电池充电，宽输入电压高达32V；支持预充，恒压和恒电等充电功能，支持最高5A的开关充电。提供过流保护，电池过温欠温保护，过压欠压保护，热关机等安全保护措施；充电效率高达95%。

推荐选型：DC-DC降压芯片GD30DC1350/1500

该产品常被用于一级降压电路，其最大输入电压28V/40V，输出电流为3A。

推荐选型：LDO芯片GD30LD2000/2010/240x

该系列LDO Low Iq的特性可以满足扫地机器人在待机状态的低功耗需求。其中，GD30LD2000/2010主要用于二级降压电路，最大输出为300mA和500mA, GD30LD2000轻负载时静态电流为0.8uA，±2%输出电压精度，<0.1uA关断电流；有热关断保护和限流保护；GD30LD240x是高压低功耗的高性能LDO，输入电压可达36/45V，输出电流范围为250mA~350mA，常用于一级降压电路。

推荐选型：信号链芯片GD30AP321/358/324、GD30AP8631、GD30CP331

GD30AP321/358/324为通用运放、GD30AP8631为中高速运放和GD30CP331为通用比较器，可实现外部检测电机电流，并将检测结果反馈给MCU芯片。

4. 感知系统：为了精准识别环境、规避障碍并高效导航，扫地机器人集成了包括陀螺仪、超声波传感器、DTOF（直接飞行时间）测距传感器、红外线传感器及LDS（激光测距传感器）等多类感知元件。这些高精度传感器的协同工作，依赖于高效的数据处理芯片，以实现环境信息的即时捕捉与精准解析。

推荐选型：超值型MCU系列芯片GD32E230/E235和GD32F3x0

mcu/entry-level-mcus/gd32e23x-series" style="font-size: 16px; text-decoration: underline;">GD32E230/E235基于Cortex®-M23内核，主频达到72MHz，配备了16KB到128KB的嵌入式闪存及4KB到16KB的SRAM，静电防护和抗干扰能力强，具备高可靠性，可应用于加速度传感器、霍尔传感器、超声波传感器等。

mcu/entry-level-mcus/gd32f3x0-series" style="font-size: 16px; text-decoration: underline;">GD32F3x0基于Cortex®-M4内核，通用入门款超高性价比芯片，性能优异，外设丰富，主频高达72/84/108MHz，配备16至128K Flash，4至16K SRAM，可用于LDS激光测距传感器数据采集，处理和控制决策等；GD32E230/E235以及GD32F3x0系列芯片产品保持了完美的软件代码和硬件管脚兼容性，开发者可根据实际系统需求灵活地进行选择切换。

5. 控制系统：MCU与SoC等主控芯片不仅需承载复杂的算法运算，还需协调各功能模块的无缝对接。结合数据存储支持，主控芯片负责解析感知数据，制定导航清扫策略，并实时调整机器状态，确保清扫任务的高效执行。

推荐选型：主流型MCU系列芯片GD32F30x和高性能MCU系列芯片GD32E50x

mcu/main-stream-mcus/gd32f30x-series" style="font-size: 16px; text-decoration: underline;">GD32F30x基于Cortex-M4内核，通用主流款芯片，主频最高120MHz，搭配128至3072KB Flash，48-96KB SRAM，集成丰富的互联接口，如UART，SPI，QSPI，I2C，I2S，SDIO, CAN，USB OTG FS，EXMC和Ethernet，可对多个独立模块进行高效且灵活的控制，满足复杂系统开发需求。

mcu/main-stream-mcus/gd32e502-series" style="font-size: 16px; text-decoration: underline;">GD32E50x基于Cortex®-M33内核，主频最高180MHz，搭配128KB到512KB Flash，80KB到128KB SRAM，支持Dual bank读写同步操作，配备硬件三角函数加速器TMU，提高数学运算的处理效率，支持多路高精度PWM信号输出，集成高性能ADC和高速比较器，进一步增强外设连接性（USB OTG HS，CAN FD，SQPI等），具有高抗噪性（ESD 6Kv）。非常适用于数据密集、算法密集、传输密集的高精度工控和消费类应用场景。

推荐选型：GD25/55系列SPI NOR Flash

GD25/55系列SPI NOR Flash容量覆盖广，时钟频率支持133Mhz及以上，IO接口支持1线/2线/4线/8线，以及支持DTR功能，NOR Flash多与扫地机的语音模块、雷达模块进行搭配。

推荐选型：GD5F系列SPI NAND Flash

GD5F系列SPI NAND Flash，容量支持1Gb/2Gb/4Gb，时钟频率133Mhz，内置ECC功能，一般搭配SoC方案用于扫地机的导航模块。

推荐选型：GDQ系列DDR4和GDP DDR3L

GDQ系列DDR4，容量支持4Gb/8Gb，速率2400/2666/3200Mbps

GDP系列DDR3L，容量支持2Gb/4Gb，速率1866/2133Mbps

用作于SoC方案的主存储器。

6. 基站系统：一般具备自动集尘，自动上下水，抹布清洁，烘干以及抑菌功能，进一步减少家务劳动，解放双手。

推荐选型：有刷电机驱动芯片GD30DR300x

主要应用在水泵、烘干，热风除菌等系统。

推荐选型：超值型MCU系列芯片GD32E230/E235和GD32F3x0