产品智能化的趋势下，有一类智能产品走入了寻常百姓家，成了家庭基础电器，那就是扫地机器人，扫地机器人的架构较为复杂，整个系统分为硬件抽象层、感知层、控制层、决策层和用户交互层 5 层架构，我们今天就探究扫地机器人的感知层，了解扫地机器人如何能够应对复杂的室内环境，如何感知周围环境，如何自动规避室内障碍物，并且可以规划自己的行动路线。感知层的实现，都离不开传感器的加持。 测距传感器，目前市场上主要有红外对管，红外传感器、ToF 传感器，其实红外对管和红外传感器实现原理类似，只是红外传感器的精度、模块大小做得更好，当然成本也相对高一点。 了解红外传感器之前，先了解下什么是红外线，即是红光之外、波长 760nm 和 1mm 之前的辐射叫做红外光，红外光肉眼看不到，但是可以通过一些特殊光学设备来感受到，可以理解为，红外传感器是利用红外线为介质来进行数据处理的一种传感器。 红外传感器的发射机发出一束经过调制的红外光，被红外接收机接收，通过反射回来的光强不同，电流或者电压不同来判断距离，识别周围的环境的变化。 红外相对而言，精度不高，成本较低。 ToF 传感器，以 ams OSRAM 的 TMF8801 为例，实现测距的方式是：VCSEL 经过光学部件打出光子，同时给时间数字转换器发出一个开始的信号，光子遇到障碍物会反射回来，被 TMF8801 的接收端单光子雪崩二极管所接收，并导致雪崩二极管发生雪崩，从而给数字转换器一个停止的信号，数字转换器通过计算开始和停止信号之间的时间，从而知道光子往返的飞行时间，光速已知，即可算出物体距传感器的距离，是真正的飞行时间测量。
图 2 : ams OSRAM TMF8801 内部结构图（图片来源网络）
另外因为发射的红外光源波长在 940nm，940nm 的红外光在环境光中的成分较少，干扰相对会小些。
 图 3 ：扫地机器人测距（图片来源网络） 另外 ams OSRAM 也推出新的产品 TMF882X 系列，用于多区及多目标侦测，视野更宽，侦测范围更广。TMF8820 ToF 模块可将视野分为 3x3 或 9 个独立的侦测区域，TMF8821 可分为 4x4 或 16 个独立的侦测区域。通过多区侦测，可以识别物体在传感器视野内的位置，多区侦测可以实现单颗支持手势识别，判断上下左右的方向。
参考文献： 《业界最小的 ToF 能给智能家电加持哪些 Buff?》 |
