【導(dǎo)讀】2008年皮克斯動畫工作室推出《機(jī)器人總動員》科幻電影后。相信有不少觀眾都會想象未來會不會也有自己專屬的清潔機(jī)器人呢？那么，近期《半導(dǎo)體器件應(yīng)用》雜志便對一款來自科沃斯地寶（ECOVACS DEEBOT）的地面清潔機(jī)器人DG710進(jìn)行拆機(jī)圖解，為大家?guī)砣缃窨萍几惺愕膾叩貦C(jī)器人是怎樣的？

2008年皮克斯動畫工作室推出《機(jī)器人總動員》科幻電影。

故事發(fā)生在800多年后，那時人類社會、科技高度發(fā)達(dá)，但地球環(huán)境也被重度污染，早已不再適合生命生存，就在人類離開地球的時候，留下了一臺名為WALL－E的機(jī)器人，它經(jīng)過一系列的程序設(shè)定，年復(fù)一年、日復(fù)一日的在為地球做著清理垃圾的工作。后來，WALL－E在滿目瘡痍的地球發(fā)現(xiàn)新綠植的那一瞬間，相信不少觀眾都會為這臺小機(jī)器人堅持不懈的行為有所觸動，或許會想象未來會不會也有自己專屬的清潔機(jī)器人呢？

時至今日，曾經(jīng)遐想已經(jīng)變成現(xiàn)實。人們逐漸從親自動手清潔轉(zhuǎn)變?yōu)榻挥煽萍籍a(chǎn)品代勞，最明顯的表現(xiàn)就是越來越多家庭選擇使用掃地機(jī)器人作為日常清潔的手段，它在很大程度上幫助我們與瑣碎繁雜的家務(wù)勞動揮手告別，尤其是對于優(yōu)雅精致的“都市懶人”來說，不僅時刻保證了居住地面的整潔，還能節(jié)約了大量打掃衛(wèi)生的時間。

根據(jù)Euromonitor前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布數(shù)據(jù)，2019年我國掃地機(jī)器人零售量和零售額分別達(dá)到544萬臺和80億元，并預(yù)計2024年我國掃地機(jī)器人零售量和零售額分別將達(dá)724萬臺和129億元，復(fù)合增速（2019－2024）分別達(dá)5．9％和10．0％。而根據(jù)全拓數(shù)據(jù)顯示，掃地機(jī)器人滲透率在日本、歐洲地區(qū)占比為10％，北美地區(qū)占比為13％，國內(nèi)地區(qū)占比只有4％。

由此可見，雖然相較于歐美日國家等地區(qū)，目前我國掃地機(jī)器人行業(yè)滲透率仍相對較低，普及率也并不高，不是屬于傳統(tǒng)的剛需產(chǎn)品，但是它作為智能生活的前沿代表，已經(jīng)開始獲得當(dāng)代中青年消費群體的青睞，并且與之相關(guān)的技術(shù)或產(chǎn)業(yè)鏈也日漸成熟完善，大大降低了消費用戶購買成本，人們只需花上個幾百人民幣就可擁抱一臺現(xiàn)代科技產(chǎn)品。

那么，近期《半導(dǎo)體器件應(yīng)用》雜志便對一款來自科沃斯地寶（ECOVACS DEEBOT）的地面清潔機(jī)器人DG710進(jìn)行拆機(jī)圖解，為大家?guī)砣缃窨萍几惺愕膾叩貦C(jī)器人是怎樣的？以及什么類型的產(chǎn)品才能全面完成室內(nèi)衛(wèi)生清潔且又極具性價比優(yōu)勢？

掃地機(jī)器人工作方式

掃地機(jī)器人的清潔方式可分為掃、吸、拖三步。“掃”主要依靠邊刷和滾刷來實現(xiàn)，能將灰塵垃圾掃到機(jī)器的吸口處便于吸入塵盒；“吸”是依靠電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動形成吸力，將灰塵垃圾吸入塵盒；“拖”是指對面進(jìn)行濕拖清潔，同時還可以加入除菌液或消毒液搭配使用。

科沃斯地寶掃地機(jī)器人DG710 產(chǎn)品外觀

紙箱包裝，簡約圖案，印有品牌LOGO

拆開紙箱，可得：

主機(jī)＊1

充電座＊1

邊刷＊1對

清理小工具＊1

滲水抹布＊1

清潔液＊1

量杯＊1

產(chǎn)品說明書＊1

DG710正面特寫，表面只有一個自動清掃與啟動按鍵，品牌LOGO下方有貼心的扳手位置，可以方便掀開裝飾蓋取出塵盒，其整體極簡的設(shè)計外觀與銀潤白的色調(diào)較為適合搭配各類家居風(fēng)格。

DG710底部特寫，底部主要是采用對稱式設(shè)計，標(biāo)貼顯示該款產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)、廠家信息及各種認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。左側(cè)下方有一個總電源開關(guān)推鍵，正前方中間為萬向輪，主導(dǎo)前進(jìn)方向，兩邊是充電對接觸片，左右各自一個可拆取三頁邊刷以及固定驅(qū)動輪。

還可以觀察到邊刷歸攏的垃圾是可以直接由毛刷掃入中間的灰塵盒。

DG710底部驅(qū)動輪使用了橡膠耐磨履帶胎面，交錯紋設(shè)計，彈簧避震結(jié)構(gòu)，提升了輪胎在粗糙地面上的使用壽命，可一定程度的高低自動按壓，能夠翻越1．6cm（帶水箱）高地毯、小臺階等。

DG710左右驅(qū)動輪與邊刷之間位置各有一個下視懸崖感應(yīng)器，遇到臺階會自動回退，切換路線，有效的防止了機(jī)器墜落問題。

DG710側(cè)邊特寫，頂圖中間黑色區(qū)域為紅外濾光片，其作用為減少環(huán)境光對紅外傳感器的干擾，以便更好的探測前方路障情況；底圖可見橫向黑色橢圓形區(qū)域的是紅外輔助回充傳感器濾光片，其作用為更好的找尋與對接充電底座，另外，其周邊呈Y字形設(shè)計的為排風(fēng)口，除了幫助內(nèi)部器件散熱外，還可以避免出風(fēng)時吹動垃圾并減少出風(fēng)噪音。

在拆解之前，首先大概了解一下該款掃地機(jī)器人DG710的基礎(chǔ)性信息；尺寸337x337x77，凈重量2．8KG，結(jié)構(gòu)尺寸重量適中，不會太占有擺放空間，機(jī)身高度約7．75cm，可以較為靈活進(jìn)入家具底部進(jìn)行清掃，并具有滲水濕拖功能，水箱容量為0－80毫升，可借助手機(jī)APP，實時掌控機(jī)器狀態(tài)。機(jī)身都有配置多項且齊全的紅外傳感器，能夠智能判斷家庭環(huán)境，進(jìn)行假障礙（窗簾、床單等）識別，從而決定是否啟動減速輕碰程序。

科沃斯地寶掃地機(jī)器人DG710 拆解

第一步：用螺絲刀卸下底部表面6顆螺絲，并收緊邊刷用力將其取下，隨后再用螺絲刀卸下頂部塑料件的8顆螺絲與周邊的4顆螺絲，取出塑料固件。

第二步：拆卸頂部蓋板，打開蓋子取出塵盒，塵盒容量為0．35L，隨后用螺絲刀沿著機(jī)身邊緣縫隙撬開頂蓋，接著通過觀察卡扣位置，用力一拉即可，就可以取出側(cè)邊的防撞條以及摳出電池組。

第三步：拔出頂蓋與后板和主板連接的數(shù)據(jù)接口，便可徹底分離塑料外殼。

一般而言，掃地機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)主要分為傳感器、控制器、執(zhí)行部件三大方面，工作流程是由傳感器獲取信息，接著通過控制器結(jié)合算法發(fā)送指令到執(zhí)行部件，機(jī)器便可開始工作。

整機(jī)內(nèi)部主體一覽，清晰可見整個掃地機(jī)器人的核心處理與存儲芯片主板以及其他執(zhí)行器件

頂蓋前方的防撞條內(nèi)側(cè)設(shè)置了較長、較厚的緩沖海綿，中間位置為紅外傳感器

主機(jī)后方的紅外輔助回充傳感器

電池組外部套上了熱束膜，接口方式和PC設(shè)備電源供電的插拔接口類似，電池類型為鎳氫電池，產(chǎn)品型號為DM88－BYD，標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V，額定容量為3000mAh，電芯型號為H－SC3000P，制造廠商為比亞迪股份有限公司。

主控面板部分

主控板的零部件皆有涂上一層厚厚的UV膠，以及7個固態(tài)電容器件。

UV膠是一種必須通過紫外線光照射才能固化的一類膠粘劑，它可以作為粘接劑使用，也可作為油漆、涂料、油墨等的膠料使用。在電子器件應(yīng)用領(lǐng)域上，它的耐低溫、高溫高濕性能極優(yōu)。

由于該款產(chǎn)品帶有濕拖功能，很容易受到水汽的影響，縮短元器件使用壽命，因此，必要的防水措施是缺一不可的。

（圖片經(jīng)過拼接）主控面板左右兩端的電機(jī)裝置S．M．C MOTOR 屬于無刷電機(jī)，主要負(fù)責(zé)邊刷驅(qū)動。

主渦輪風(fēng)機(jī)座709J060、提供吸力、ZIF接口、電機(jī)品牌為尼德科（Nidec），吸力約為1000pa／aw。

主控面板環(huán)節(jié)；采用了樂鑫信息科技的ESP－WROOM－02貼片式WIFI模組。

該模組是基于ESP8266EX 芯片設(shè)計開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)無線模組。它集成了 TCP／IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，32 位低功耗 MCU，10 比特精度 ADC，并帶有 HSPI、UART、PWM、I2C 和 I2S 等接口。ESP－WROOM－S2 模組 2 MB SPI Flash，接在 HSPI 上。作為 SDIO 中的 SPI 從機(jī)模式工作時，傳輸速率可達(dá) 8 Mbps。

此外，模組尺寸小巧，僅為 18 mm x 20 mm，易于集成到空間受限的產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中。

劃開UV膠后，清晰可見主控芯片是采用兆易創(chuàng)新（GigaDevice）GD32F103VGT6系列，芯片架構(gòu)沿用ARM Cortex－M3內(nèi)核，主頻（MHz）最高可運行至108，內(nèi)部集成Flash（KB）為1024，RAM為96K，同時集成16個獨立的12位ADC通道，工作電壓為2．6V到3．6V，可以大大延長電池使用壽命，非常適合智能產(chǎn)品應(yīng)用。

GD32F103XX系列特點：基于ARM的32位通用微控制器，RISC核心具有最佳的處理能力，降低功耗和外圍設(shè)備。Cortex－M3是下一代處理器核心，與嵌套矢量中斷控制器、SysTick定時器和高級調(diào)試支持緊密耦合。

工作在108兆赫頻率與閃存訪問零等待狀態(tài)，以獲得最大的效率。它提供高達(dá)3MB的片上閃存和高達(dá)96KB的SRAM內(nèi)存與兩個APB總線連接的廣泛增強I／O和外圍設(shè)備。

設(shè)備提供最多三個12位ADC，最多兩個12位DAC，最多10個通用16位定時器，兩個基本定時器加上兩個PWM高級定時器，以及標(biāo)準(zhǔn)的高級通信接口：最多三個SPIS，兩個I2SC，三個UASRTs，兩個UART，兩個I2SS，一個USBD，一個CAN和一個SDIO。

該裝置工作在2．6到3．6V的電源，并可在－40至85℃的溫度范圍內(nèi)使用，而且?guī)追N節(jié)能模式為喚醒延遲和功耗之間的最大優(yōu)化提供了靈活性。

應(yīng)用領(lǐng)域：

工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動

電力監(jiān)控、報警系統(tǒng)

消費類電子、車載GPS

視頻對講機(jī)、PC外圍設(shè)備等等

圖中右方：萬國AOS（Alpha ＆ Omega Semiconductor）的30V P－Channel AO4459功率器件。該器件將先進(jìn)的溝槽MOSFET技術(shù)與低電阻封裝技術(shù)相結(jié)合，提供極低的RDS（ON）裝置，是負(fù)載開關(guān)的理想設(shè)備，能夠適合電池保護(hù)的應(yīng)用。

產(chǎn)品特點：

FET 類型：MOSFET P 通道，金屬氧化物

FET 功能：邏輯電平門

漏源極電壓 （Vdss）：30V

電流 － 連續(xù)漏極 （Id）（25°C 時）：6．5A（Ta）

不同 Id、Vgs 時的 Rds On（最大值）：46 毫歐 ＠ 6．5A，10V

不同 Id 時的 Vgs（th）（最大值）：2．5V ＠ 250μA

不同 Vgs 時的柵極電荷 （Qg）：16nC ＠ 10V

不同 Vds 時的輸入電容 （Ciss）：830pF ＠ 15V

功率 － 最大值：3．1W

安裝類型：表面貼裝

封裝／外殼：8－SOIC（0．154＂，3．90mm 寬）

萬國AOS 30V P－Channel AO4459 基礎(chǔ)說明

圖中左方：M7整流二極管，其具有明顯的單向?qū)щ娦裕饕糜诟鞣N低頻半波整流電路，如需達(dá)到全波整流需連成整流橋使用。

由于標(biāo)識模糊，無法得知具體型號，但依然可知該兩款器件為德州儀器的充電管理IC。

值得注意，專用的充電管理IC能夠給系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的充電控制，完備的保護(hù)機(jī)制，提高電池的使用壽命，降低與優(yōu)化整體系統(tǒng)成本有著非常重要的意義。

江蘇長電科技（JCET）的D882M晶體管（NPN），該三極管的額定功率為1．25W，集電極電流Ic為3A，集射極擊穿電壓Vce為30V。

新唐科技（Nuvoton Technology ）的3聲道數(shù)字 ChipCorder 音頻芯片ISD2260系列。

產(chǎn)品主要特性：數(shù)字解壓縮、全面的存儲管理方式、OTP存儲器、集成的多達(dá)3個聲道，可多聲道同時播放音頻信號、D類揚聲器驅(qū)動可輸出功率1W。

ISD2260功能框圖

愛普生（EPSON）的RX－8010SJ 低功耗實時時鐘模塊；內(nèi)置頻率校準(zhǔn)的32．768K晶體單元，計時／日歷功能，定時中斷等功能，內(nèi)置128bit RAM，I2C總線的接口類型，C－MOS或N－ch開漏輸出的32．768k頻率輸出功能，1．6V至5．5V接口電壓范圍，1．1V至5．5V時鐘數(shù)據(jù)保持電壓，160nA／3V Typ的電流功耗。

CD貼片電感，感量為100uh

LIXING CR1220 3V紐扣電池，標(biāo)準(zhǔn)容量38mAh。

全部拆解完畢

半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)總結(jié)

半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)通過拆解了解到，由于在電路主控模組是采用了兆易創(chuàng)新的GD32F103VGT6系列微控制器、樂鑫信息科技ESP－WROOM－02貼片式WIFI模組、萬國AOS30V P－Channel AO4459功率器件、德州儀器的充電管理芯片以及其他重要元器件，所以能做到極佳的信息運算能力，可選擇的多種省電模式，確保高性能的同時實現(xiàn)了最佳的能耗比，符合高可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并具有多方面的兼容性來輕松應(yīng)對如今飛速發(fā)展的智能應(yīng)用挑戰(zhàn)。不僅如此，還能實現(xiàn)不單純依靠3000mAh容量電池，也能優(yōu)秀的控制能耗，并且以低功耗高性能的優(yōu)勢達(dá)到持久續(xù)航，保障了長時間穩(wěn)定工作。

而在驅(qū)動方面由于風(fēng)機(jī)座與驅(qū)動輪都采用了無刷電機(jī)模塊，因此可以做到速度更快、損耗減小，噪音更小，輸出功率更大，其吸力可達(dá)到1000Pa，可以較為強勁的輕松清理各種灰塵垃圾。另外，優(yōu)秀的芯片組搭配上多項紅外傳感器，可以更好的精確定位、敏銳控制角度和控制行進(jìn)方向，保持了有規(guī)律清掃的節(jié)奏。

其實一款優(yōu)秀的掃地機(jī)器人除了本身的硬件結(jié)構(gòu)之外，最核心的部分還要提及算法部分。例如在相對家居環(huán)境比較復(fù)雜的情況下，優(yōu)秀的算法可以幫助機(jī)器安全清掃并且返回充電區(qū)域，而該款掃地機(jī)器人就配合了當(dāng)下流行的Slam智能算法，記憶了清掃距離和位置信息，進(jìn)行智能補漏，不會落下任何一個角落，可以說相當(dāng)具有智能和科幻感。

此外，在機(jī)器人智能移動當(dāng)中，SLAM算法發(fā)揮了無可比擬的作用，尤其是點到點的自主移動，如果再加入路徑規(guī)劃和運動控制后，SLAM算法技術(shù)就能讓機(jī)器變得更加智能，而該款機(jī)器就特別融合了Smart Move路徑規(guī)劃技術(shù)，真正實現(xiàn)了機(jī)器行動自如，有條不紊的全屋覆蓋掃拖，讓我們的現(xiàn)實生活變得省事方便。

責(zé)任編輯：xj