電應普水下測距傳感器 賦予泳池清潔機器人智能感知

隨著服務機器人的技術發(fā)展，游泳池水下清潔的機器人在市場上廣受青睞，要實現(xiàn)水下自動規(guī)劃泳池清潔路線，離不開性價比高，應用適配的超聲波水下測距避障傳感器。

市場廣闊

時至今日，北美仍是全球泳池市場發(fā)展市場份額******的市場（Technavio市場報告，2019-2024）。目前，美國已擁有1070多萬個泳池，以私人泳池為主的新增泳池數(shù)量人在連年走高，2021的增長數(shù)量達到11.7萬，平均每31人就擁有1個泳池。而全球第二大泳池市場——法國，在2022年私人泳池的數(shù)量已突破320萬，僅一年時間泳池新增量達到24.4萬，平均每21人擁有1個泳池。

以公共泳池為主的中國市場，平均約4.3萬人共享1個泳館（全國共3.25萬個游泳場，基于14億人口換算）。

西班牙是世界上泳池數(shù)量排名第四、歐洲泳池第二的國家，目前該國的泳池數(shù)量為130萬個（住宅、公共及集體）。

從全球——中國泳池機器人市場對比上看，中國市場市場規(guī)模不足全球的1%，主要市場還是歐美國家。數(shù)據顯示，2021年全球泳池機器人市場規(guī)模近112億元，銷量超160萬臺，僅美國線上渠道，2021年泳池清潔機器人出貨量就達50多萬臺，增速超過130%，屬于早期快速增長階段。

目前泳池清潔市場仍以人工清潔為主，在全球泳池清潔市場中，人工清潔占比約45%，而泳池清潔機器人占比約19%。未來，隨著人工成本的提升以及行業(yè)技術諸如視覺感知、超聲波感知、智能路徑規(guī)劃、物聯(lián)網、SLAM（即時定位與地圖構建技術）等相關技術普及后，泳池清潔機器人會逐漸由功能型向智能型轉變，泳池清潔機器人的滲透率也將進一步提高。

2021年全球泳池清潔市場滲透率占比

專用感知，水下測距傳感器助力泳池清潔機器人智能避障

超聲波水下測距避障傳感器是一種應用于機器人水下避障的傳感器，傳感器采用超聲波在水下測距的技術，對傳感器到被測物之間的距離進行測量；當傳感器檢測到有障礙物時，將障礙物的距離傳回機器人，機器人根據傳感器安裝的方向和返回的距離值可做出停止、轉向、減速、巡壁、爬墻等一系列操作來實現(xiàn)自動清潔游泳池，避開障礙物的目的。

TA來了，電應普L08水下測距傳感器

電應普傳感器前瞻布局，自主研發(fā)水下測距傳感器，通過在水下機器人配置水下測距傳感器，使泳池清潔機器人具備避障規(guī)劃路徑功能。

L08-模組是基于水下應用而設計的超聲波水下避障傳感器，具有體積小、盲區(qū)小、高精度、防水性能好的優(yōu)點。支持 modbus 協(xié)議，有不同的量程、角度和盲區(qū)規(guī)格可供不同需求的用戶進行選擇。

基本參數(shù)：

瞄準痛點，創(chuàng)新突圍

如何通過水下測距傳感器更好的賦能泳池清潔機器人，實現(xiàn)可行的技術突破、服務與解決方案全鏈融合，一直是電應普在產品研發(fā)上持續(xù)發(fā)力的重點。經過深度調研，電應普瞄準市場痛點，創(chuàng)新突圍。

1、成本高，在消費類產品沒有辦法普及應用：國內外在銷售的水下測距檢測類傳感器，售價都在上千元不等，消費類機器人，對成本非常敏感，當前還不能普及應用。

公司結合水下消費類機器人對成本的目標要求，自主研發(fā)換能器匹配參數(shù)，核心物料國產化，可批量生產經驗。成本降到行業(yè)的10%以內，開創(chuàng)了水下傳感器在消費類電子產品上的普及。
    2、市面上的傳感器參數(shù)適配應用場景兼容性差：一個傳感器實現(xiàn)距離遠，盲區(qū)又小，角度又大的兼容參數(shù)市面上沒有，往往需要多種傳感器組合使用，組合成本也高。

研發(fā)出雙頻多波束換能器，解決了距離、盲區(qū)、角度兼得的優(yōu)質參數(shù)：

（1）多波束角度接近90°，同時量程能滿足6m以上，滿足盲區(qū)125px以內，適配應用場景兼容性非常高。

（2）超聲波傳感器的核心物料為陶瓷片換能器，產品采用陶瓷片的徑向頻率與厚度頻率巧妙的設計方案，再通過驅動適配與增益帶通濾波適配，徑向頻率諧振頻率低，測量角度大，厚度頻率諧振頻率高，穿透力強，測量距離遠兼顧了小盲區(qū)參數(shù)。

3、在復雜的水下環(huán)境不穩(wěn)定：當出現(xiàn)渾濁的水、水流大、水下有淤泥水草，傳感器數(shù)據基本失效，導致機器人無法智能判斷作業(yè)。

采用雙頻多波束與自適應算法的巧妙結合，加上卡爾曼濾波處理解決了在復雜水下環(huán)境中使用的問題。不同頻率的優(yōu)勢疊加，多波束智能驅動，工作模式的多樣化，功率、角度、信號質量都能自適應場景變化。 

產品結構與工藝：
1、結構外觀簡約、體積小，安裝時只需放入建議開孔的殼體內扭緊螺母，連接好設備正常輸出數(shù)據后代表安裝完成；后期維護只需扭開螺母即可拆除傳感器，操作簡單，降低安裝維護的學習成本。
2、產品工藝，換能器使用非接觸測距技術，封閉式一體化結構，整機防塵防水設計，內部電路使用灌封環(huán)氧樹脂膠全包裹保護，防水效果可達到IP68級。

自主研發(fā)，可靠為本

在傳感器研發(fā)過程中，研發(fā)團隊反復對數(shù)據穩(wěn)定性、水流影響、頻率、可制造性等多維度參數(shù)進行優(yōu)化迭代，緊密結合泳池清潔機器人實際工況進行多維度測試，進一步提高傳感器的環(huán)境和工況適應能力。

同時電應普也一直保持對技術的敬畏之心，水下測距傳感器作為一種測量部件，相比設計及調試，生產及標定更加重要，同步配套開發(fā)了整套的水下測距傳感器測試和標定系統(tǒng)。

基于測試和標定系統(tǒng)，傳感器進行了可靠性測試諸如高溫高濕存儲、冷熱沖擊試驗、鹽霧測試、UV加速老化試驗、裸摔測試、藥水浸泡測試（模擬水下腐蝕測試）、真空壓力防水測試，每次樣機迭代都進行上述嚴格試驗。

傳感器與機器人本體集成后，又結合機器人實際工作環(huán)境進行數(shù)千小時的整機測試性能。此傳感器大批量生產良率大于99%，經過批量的市場實踐驗證。

厚積薄發(fā)，L08將不斷迭代上新

回顧水下測距傳感器的發(fā)展路徑：調研、整合、創(chuàng)新、驗證、，每一個節(jié)點都是電應普在技術領域的勇敢創(chuàng)新、艱苦求索，以及豐厚積累。L08是電應普水下超聲波測距應用的第一款產品，后續(xù)電應普會推出基于水下機器人水下避障、探深的更多產品。

未來，隨著水下機器人的推動，水下測距傳感器作為水下機器人智能感應的關鍵支撐，必將為水下機器人行業(yè)和領域帶來翻天覆地的變化。

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