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电应普水下测距传感器 赋予泳池清洁机器人智能感知

作者:电应普 发布时间:2023-7-22 16:27:45 阅读次数:106

随着服务机器人的技术发展,游泳池水下清洁的机器人在市场上广受青睐,要实现水下自动规划泳池清洁路线,离不开性价比高,应用适配的超声波水下测距避障传感器。


市场广阔

时至今日,北美仍是全球泳池市场发展市场份额******的市场(Technavio市场报告,2019-2024)。目前,美国已拥有1070多万个泳池,以私人泳池为主的新增泳池数量人在连年走高,2021的增长数量达到11.7万,平均每31人就拥有1个泳池。而全球第二大泳池市场——法国,在2022年私人泳池的数量已突破320万,仅一年时间泳池新增量达到24.4万,平均每21人拥有1个泳池。

以公共泳池为主的中国市场,平均约4.3万人共享1个泳馆(全国共3.25万个游泳场,基于14亿人口换算)。

西班牙是世界上泳池数量排名第四、欧洲泳池第二的国家,目前该国的泳池数量为130万个(住宅、公共及集体)。

从全球——中国泳池机器人市场对比上看,中国市场市场规模不足全球的1%,主要市场还是欧美国家。数据显示,2021年全球泳池机器人市场规模近112亿元,销量超160万台,仅美国线上渠道,2021年泳池清洁机器人出货量就达50多万台,增速超过130%,属于早期快速增长阶段。

目前泳池清洁市场仍以人工清洁为主,在全球泳池清洁市场中,人工清洁占比约45%,而泳池清洁机器人占比约19%。未来,随着人工成本的提升以及行业技术诸如视觉感知、超声波感知、智能路径规划、物联网、SLAM(即时定位与地图构建技术)等相关技术普及后,泳池清洁机器人逐渐由功能型向智能型转变泳池清洁机器人的渗透率也将进一步提高。


2021年全球泳池清洁市场渗透率占比

专用感知,水下测距传感器助力泳池清洁机器人智能避障

超声波水下测距避障传感器是一种应用于机器人水下避障的传感器,传感器采用超声波在水下测距的技术,对传感器到被测物之间的距离进行测量;当传感器检测到有障碍物时,将障碍物的距离传回机器人,机器人根据传感器安装的方向和返回的距离值可做出停止、转向、减速、巡壁、爬墙等一系列操作来实现自动清洁游泳池,避开障碍物的目的。


TA来了,电应普L08水下测距传感器

电应普传感器前瞻布局,自主研发水下测距传感器,通过在水下机器人配置水下测距传感器,使泳池清洁机器人具备避障规划路径功能。

L08-模组是基于水下应用而设计的超声波水下避障传感器,具有体积小、盲区小、高精度、防水性能好的优点。支持 modbus 协议,有不同的量程、角度和盲区规格可供不同需求的用户进行选择。

基本参数:

瞄准痛点,创新突围

如何通过水下测距传感器更好的赋能泳池清洁机器人,实现可行的技术突破、服务与解决方案全链融合,一直是电应普在产品研发上持续发力的重点。经过深度调研,电应普瞄准市场痛点,创新突围。

1、成本高,在消费类产品没有办法普及应用:国内外在销售的水下测距检测类传感器,售价都在上千元不等,消费类机器人,对成本非常敏感,当前还不能普及应用。

公司结合水下消费类机器人对成本的目标要求,自主研发换能器匹配参数,核心物料国产化,可批量生产经验成本降到行业的10%以内,开创了水下传感器在消费类电子产品上的普及。
    2、市面上的传感器参数适配应用场景兼容性差:一个传感器实现距离远,盲区又小,角度又大的兼容参数市面上没有,往往需要多种传感器组合使用,组合成本也高。

研发出双频多波束换能器,解决了距离、盲区、角度兼得的优质参数:

1)多波束角度接近90°,同时量程能满足6m以上,满足盲区125px以内适配应用场景兼容性非常高。

2)超声波传感器的核心物料为陶瓷片换能器,产品采用陶瓷片的径向频率与厚度频率巧妙的设计方案,再通过驱动适配与增益带通滤波适配,径向频率谐振频率低,测量角度大,厚度频率谐振频率高,穿透力强,测量距离远兼顾了小盲区参数。

3、在复杂的水下环境不稳定:当出现浑浊的水、水流大、水下有淤泥水草,传感器数据基本失效,导致机器人无法智能判断作业。

采用双频多波束与自适应算法的巧妙结合,加上卡尔曼滤波处理解决了在复杂水下环境中使用的问题。不同频率的优势叠加,多波束智能驱动,工作模式的多样化,功率、角度、信号质量都能自适应场景变化。 

产品结构工艺:
1结构外观简约、体积小,安装时只需放入建议开孔的壳体内扭紧螺母,连接好设备正常输出数据后代表安装完成;后期维护只需扭开螺母即可拆除传感器,操作简单,降低安装维护的学习成本。
2产品工艺,换能器使用非接触测距技术,封闭式一体化结构,整机防尘防水设计,内部电路使用灌封环氧树脂胶全包裹保护,防水效果可达到IP68级。

 

 

自主研发,可靠为本

在传感器研发过程中,研发团队反复对数据稳定性、水流影响、频率、可制造性等多维度参数进行优化迭代,紧密结合泳池清洁机器人实际工况进行多维度测试,进一步提高传感器的环境和工况适应能力。

同时电应普也一直保持对技术的敬畏之心,水下测距传感器作为一种测量部件,相比设计及调试,生产及标定更加重要,同步配套开发了整套的水下测距传感器测试和标定系统。

基于测试和标定系统,传感器进行了可靠性测试诸如高温高湿存储冷热冲击试验、盐雾测试UV加速老化试验、裸摔测试药水浸泡测试模拟水下腐蚀测试)、真空压力防水测试每次样机迭代都进行上述严格试验。

传感器与机器人本体集成后,又结合机器人实际工作环境进行数千小时的整机测试性能传感器大批量生产良率大于99%,经过批量的市场实践验证。

 

厚积薄发,L08将不断迭代上新

回顾水下测距传感器的发展路径:调研、整合、创新、验证、,每一个节点都是电应普在技术领域的勇敢创新、艰苦求索,以及丰厚积累。L08是电应普水下超声波测距应用的第一款产品,后续电应普会推出基于水下机器人水下避障、探深的更多产品。

未来,随着水下机器人的推动,水下测距传感器作为水下机器人智能感应的关键支撑,必将为水下机器人行业和领域带来翻天覆地的变化。


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