扫地机原理（扫地机是如何充电的）

　　扫地机原理

扫地机器人涉及多项技术，比如路径规划、传感器、定位建图算法、清扫、吸力、扫拖一体等等……按照行走方式可以分为两大类：随机碰撞式和路径规划式。
第一类是早期且技术较为低端的随机碰撞式，常用的技术是红外线。这类技术只能告诉机器人“我前面是否有物体”，碰到物体就躲开，却不能对房间结构“胸有成竹”。就像一个带上遮眼罩的孩子被领到一个陌生的房间，伸出手臂摸索。他的手臂（避障）会保护他，但他却很难搞清楚房间的构造，且要花非常长的时间，才能走遍房间的每一个角落，清洁力度也不够，但好处是成本较低。
第二类是路径规划式，主流技术有两种：激光导航和视觉导航。激光、摄像头等传感器就是它们的“眼睛”，边行走边为房间描绘出一幅较精准的地图。就像一个孩子到了陌生的房间，掀开了遮眼罩，经过多次行走和学习，终于对房间结构了如指掌，往后的清扫工作也更精确方便了。激光导航的优点是精度高，缺点是成本高；视觉导航的优点是数据更丰富，成本较低，缺点是在光线不足的场景，比如夜晚使用不便。
值得一提的是，激光导航和视觉导航有融合趋势。大品牌通常都能覆盖以上两种产品线。比如中国的科沃斯，就以双路导航著称。

　　一个成熟的扫地机是如何充电的？

既是新兴智能品类，又有机器人属性的扫地机，充电方式也自然比较聪明，带有分析判断过程。成熟扫地机的判断又快又准。
当扫地机工作过程中快没电时，他会发出语音提示并自主寻找充电座，充满电后继续清扫。就像人在工作到体力不支，大脑发出“饿觉”信号时，就会自己找食物吃的过程，扫地机的充电也是自动完成。
当前扫地机市场上实现自动回充功能的主要技术方案分为无源充电桩和有源充电桩。
无源充电桩
无源充电桩是指在充电桩上不设置主动发出信号的器件。那扫地机怎样能准确定位到充电桩并返回充电呢？主流的做法是，在充电桩上设置明暗相间的图案，利用扫地机中的激光雷达扫描识别出这一图案特征，继而完成寻桩与对准功能。此原理和扫描条形码的过程类似。
无源充电桩的优势在于：
1、成本较低，相对于有源充电桩，少了部分控制电路；
2、无需在扫地机上设置多余接收装置，能节省部分空间。
同时也存在以下缺点：
1、对算法要求较高，且定位的精度不高，因此需配以条形的充电电极，提高充电对准率；
2、在条形电极的需要下，充电桩的体积也较大；
3、识别过程会受到有相似特征的物体干扰，比如落地窗帘。
有源充电桩
有源充电桩是在充电桩上设置主动发出信号的器件。在扫地机上设置相应的接收装置，根据充电桩发射信号的不同，判断扫地机本体与充电桩的相对位置，从而实现寻桩与对位。现在主流的是红外对准方案，具体的回充原理是：在充电桩上设置四个红外发射管，每个管往不同方向发射不同的信号，从而形成不同的光场，扫地机接收到信号后，通过相应的解析，判断充电桩所在光场的区域，即可获取扫地机与充电桩的相对位置。
红外对准方案充电桩的优势：
1、对位精度高，抗干扰性强，只需要点电极即可完成对准要求；
2、点极片装置对应的充电桩体积较小；
3、适用性广，可应用于随机、惯导、视觉和激光等不同导航方案的机型上。
弊端在于对充电桩的光场设计要求较高，而实际情况并非理想的光场状态。
有源充电桩光场示意图
相较而言，红外对准回充方案是目前市面上性价比高的主流选择，这也普遍应用于银星智能的扫地机产品中，其回充过程分为寻桩和对准两个阶段。
寻桩阶段：扫地机在定位到充电桩位置后，向充电桩的中线靠拢。当扫地机位于充电桩的3区域以外时，都属于寻桩阶段；
对准阶段：扫地机移动到3区域时，即进入对准阶段。当扫地机中心与3区域中线重合时，即进行上桩，完成充电极片对准后准备充电。
未对准，只有2号接收到信号
中线对准，两个均接收到信号
其中，扫地机上特殊的对准结构，可以保证只有扫地机的中心与充电桩中线重合时，两个红外线接收管才能接收到信号，如果未对准，即只有一个接收管收到信号，扫地机就会做出相应的调整，再继续完成对准过程。
以上是在理想光场下的状态，而在实际工程应用中，由于LED灯的空间特性，发出的光束呈现“水滴”状，因此实际的光场也会有所变化。
实测光场图示意
但扫地机偶尔会出现无法回座而“搁浅”的情况，也就是用户们所说的扫地机迷路回不了家，这又是为什么呢？
由于红外线定位精度较高，其光线对环境要求也较高。他无法穿透物体，使得红外线只能在视野范围内定位，就像我们的电视机遥控器的红外线一样，如果有东西遮挡就遥控失效，换不了台。对于扫地机来说，它的日常就是跟灰尘作战，很容易落灰积屑而干扰到机身上的红外线接收；且红外线在传输过程中容易受到太阳光的影响，而使扫地机找不到回充的路。
此外，回充基座的安装位置也会影响扫地机的回充率。将回充基座安装在偏僻的角落，他发出的红外信号很容易被阻挡，导致“搁浅”发生。
为了保证扫地机的回充速率，需尽可能做到：一是将扫地机安装在开阔的位置，将充电座靠墙放置，并移除充电座左右各1米，前方2米的所有障碍物；二是定期清理扫地机与回充座上的灰尘，便于传送红外线信号以提高回充速率。
如今行业技术超乎想象的发展变革，与新能源产业日新月异的进化驱动，未来银星智能扫地机的充电方式定会更加自主智能且快速，保持好奇，敬请期待！