電應(yīng)普水下測(cè)距傳感器 賦予泳池清潔機(jī)器人智能感知

隨著服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展，游泳池水下清潔的機(jī)器人在市場(chǎng)上廣受青睞，要實(shí)現(xiàn)水下自動(dòng)規(guī)劃泳池清潔路線，離不開性價(jià)比高，應(yīng)用適配的超聲波水下測(cè)距避障傳感器。

市場(chǎng)廣闊

時(shí)至今日，北美仍是全球泳池市場(chǎng)發(fā)展市場(chǎng)份額******的市場(chǎng)（Technavio市場(chǎng)報(bào)告，2019-2024）。目前，美國已擁有1070多萬個(gè)泳池，以私人泳池為主的新增泳池?cái)?shù)量人在連年走高，2021的增長(zhǎng)數(shù)量達(dá)到11.7萬，平均每31人就擁有1個(gè)泳池。而全球第二大泳池市場(chǎng)——法國，在2022年私人泳池的數(shù)量已突破320萬，僅一年時(shí)間泳池新增量達(dá)到24.4萬，平均每21人擁有1個(gè)泳池。

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

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

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

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

2021年全球泳池清潔市場(chǎng)滲透率占比

專用感知，水下測(cè)距傳感器助力泳池清潔機(jī)器人智能避障

超聲波水下測(cè)距避障傳感器是一種應(yīng)用于機(jī)器人水下避障的傳感器，傳感器采用超聲波在水下測(cè)距的技術(shù)，對(duì)傳感器到被測(cè)物之間的距離進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)傳感器檢測(cè)到有障礙物時(shí)，將障礙物的距離傳回機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)傳感器安裝的方向和返回的距離值可做出停止、轉(zhuǎn)向、減速、巡壁、爬墻等一系列操作來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清潔游泳池，避開障礙物的目的。

TA來了，電應(yīng)普L08水下測(cè)距傳感器

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

L08-模組是基于水下應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(jìn)行選擇。

基本參數(shù)：

瞄準(zhǔn)痛點(diǎn)，創(chuàng)新突圍

如何通過水下測(cè)距傳感器更好的賦能泳池清潔機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)可行的技術(shù)突破、服務(wù)與解決方案全鏈融合，一直是電應(yīng)普在產(chǎn)品研發(fā)上持續(xù)發(fā)力的重點(diǎn)。經(jīng)過深度調(diào)研，電應(yīng)普瞄準(zhǔn)市場(chǎng)痛點(diǎn)，創(chuàng)新突圍。

1、成本高，在消費(fèi)類產(chǎn)品沒有辦法普及應(yīng)用：國內(nèi)外在銷售的水下測(cè)距檢測(cè)類傳感器，售價(jià)都在上千元不等，消費(fèi)類機(jī)器人，對(duì)成本非常敏感，當(dāng)前還不能普及應(yīng)用。

公司結(jié)合水下消費(fèi)類機(jī)器人對(duì)成本的目標(biāo)要求，自主研發(fā)換能器匹配參數(shù)，核心物料國產(chǎn)化，可批量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。成本降到行業(yè)的10%以內(nèi)，開創(chuàng)了水下傳感器在消費(fèi)類電子產(chǎn)品上的普及。
    2、市面上的傳感器參數(shù)適配應(yīng)用場(chǎng)景兼容性差：一個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)距離遠(yuǎn)，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(zhì)參數(shù)：

（1）多波束角度接近90°，同時(shí)量程能滿足6m以上，滿足盲區(qū)125px以內(nèi)，適配應(yīng)用場(chǎng)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(chǎn)品采用陶瓷片的徑向頻率與厚度頻率巧妙的設(shè)計(jì)方案，再通過驅(qū)動(dòng)適配與增益帶通濾波適配，徑向頻率諧振頻率低，測(cè)量角度大，厚度頻率諧振頻率高，穿透力強(qiáng)，測(cè)量距離遠(yuǎn)兼顧了小盲區(qū)參數(shù)。

3、在復(fù)雜的水下環(huán)境不穩(wěn)定：當(dāng)出現(xiàn)渾濁的水、水流大、水下有淤泥水草，傳感器數(shù)據(jù)基本失效，導(dǎo)致機(jī)器人無法智能判斷作業(yè)。

采用雙頻多波束與自適應(yīng)算法的巧妙結(jié)合，加上卡爾曼濾波處理解決了在復(fù)雜水下環(huán)境中使用的問題。不同頻率的優(yōu)勢(shì)疊加，多波束智能驅(qū)動(dòng)，工作模式的多樣化，功率、角度、信號(hào)質(zhì)量都能自適應(yīng)場(chǎng)景變化。 

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝：
1、結(jié)構(gòu)外觀簡(jiǎn)約、體積小，安裝時(shí)只需放入建議開孔的殼體內(nèi)扭緊螺母，連接好設(shè)備正常輸出數(shù)據(jù)后代表安裝完成；后期維護(hù)只需扭開螺母即可拆除傳感器，操作簡(jiǎn)單，降低安裝維護(hù)的學(xué)習(xí)成本。
2、產(chǎn)品工藝，換能器使用非接觸測(cè)距技術(shù)，封閉式一體化結(jié)構(gòu)，整機(jī)防塵防水設(shè)計(jì)，內(nèi)部電路使用灌封環(huán)氧樹脂膠全包裹保護(hù)，防水效果可達(dá)到IP68級(jí)。

自主研發(fā)，可靠為本

在傳感器研發(fā)過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)反復(fù)對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、水流影響、頻率、可制造性等多維度參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化迭代，緊密結(jié)合泳池清潔機(jī)器人實(shí)際工況進(jìn)行多維度測(cè)試，進(jìn)一步提高傳感器的環(huán)境和工況適應(yīng)能力。

同時(shí)電應(yīng)普也一直保持對(duì)技術(shù)的敬畏之心，水下測(cè)距傳感器作為一種測(cè)量部件，相比設(shè)計(jì)及調(diào)試，生產(chǎn)及標(biāo)定更加重要，同步配套開發(fā)了整套的水下測(cè)距傳感器測(cè)試和標(biāo)定系統(tǒng)。

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

傳感器與機(jī)器人本體集成后，又結(jié)合機(jī)器人實(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行數(shù)千小時(shí)的整機(jī)測(cè)試性能。此傳感器大批量生產(chǎn)良率大于99%，經(jīng)過批量的市場(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證。

厚積薄發(fā)，L08將不斷迭代上新

回顧水下測(cè)距傳感器的發(fā)展路徑：調(diào)研、整合、創(chuàng)新、驗(yàn)證、，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是電應(yīng)普在技術(shù)領(lǐng)域的勇敢創(chuàng)新、艱苦求索，以及豐厚積累。L08是電應(yīng)普水下超聲波測(cè)距應(yīng)用的第一款產(chǎn)品，后續(xù)電應(yīng)普會(huì)推出基于水下機(jī)器人水下避障、探深的更多產(chǎn)品。

未來，隨著水下機(jī)器人的推動(dòng)，水下測(cè)距傳感器作為水下機(jī)器人智能感應(yīng)的關(guān)鍵支撐，必將為水下機(jī)器人行業(yè)和領(lǐng)域帶來翻天覆地的變化。

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