【導讀】近年來
，機器人的應用領域和形態發展相當快
，從家庭、餐廳、到購物中心、酒店，再到倉儲物流、工業裝備製造，幾乎無處不在。尤其值得關注的，是近年來機器人正逐漸從自動化向智能化、自主化蛻變，具備自我學習能力的智能機器人正在顛覆人類對機器人的傳統認知。

近年來，機器人的應用領域和形態發展相當快，從家庭、餐廳、到購物中心
、酒店，再到倉儲物流、工業裝備製造，幾乎無處不在。尤其值得關注的，是近年來機器人正逐漸從自動化向智能化、自主化蛻變
，具備自我學習能力的智能機器人正在顛覆人類對機器人的傳統認知。

根據《智能機器人行業技術產業發展白皮書（2023版）》，2022年全球智能機器人市場規模超過500億美元，2024年將超過660億美元。這其中，隨著中國工業數字化轉型不斷深入，中國智能機器人市場規模預計在2024年將達到251億美元，CAGR達到20%。工業機器人、服務機器人、特種機器人占全球比例將達到50%、35%和24%。

智能機器人全球市場規模（資料來源：IFR、中國信通院、電子學會）

智慧服務機器人迎來黃金十年

早在2017年
，中國信息通信研究院、IDC國際數據集團和英特爾就共同發布了《人工智能時代的機器人3.0新生態》白皮書。在書中，機器人的發展曆程被劃分為機器人1.0、機器人2.0、機器人3.0三個時代，對機器人的描述也從“對外界環境沒有感知
，隻能單純複現人類的示教動作
，在製造業領域替代工人進行機械性的重複體力勞動。”逐步進化為“除了具有感知能力實現智能協作，還具有理解和決策的能力
，達到自主的服務。”和“在90%
，甚至95%的情況可以自主完成任務。”

這是一種類似互聯網的多級火箭發展模式
，第一階段——關鍵場景，把握垂直應用，提高場景、任務、能力的匹配，提高機器人在關鍵應用場景的能力，擴大用戶基礎；第二階段——人(ren)工(gong)增(zeng)強(qiang)，通(tong)過(guo)加(jia)入(ru)持(chi)續(xu)學(xue)習(xi)和(he)場(chang)景(jing)自(zi)適(shi)應(ying)的(de)能(neng)力(li)，延(yan)伸(shen)服(fu)務(wu)能(neng)力(li)，取(qu)代(dai)部(bu)分(fen)人(ren)力(li)，逐(zhu)步(bu)實(shi)現(xian)對(dui)人(ren)的(de)替(ti)代(dai)，讓(rang)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)能(neng)力(li)滿(man)足(zu)用(yong)戶(hu)預(yu)期(qi)；第三階段——規模化，通過雲-邊-端融合的機器人係統和架構，讓機器人達到數百萬千萬級水平，從而降低價格成本，實現大規模商用。

根據中國GB/T 39405 2020標準，目前機器人可分為工業機器人、服務機器人
、特種機器人三類。其中，服務機器人的應用場景複雜、與人交互密切、市場潛力巨大，對智能化升級最為迫切。數據顯示，2023年中國服務機器人市場規模達到約600.16億元，近五年年均複合增長率達32.41%。而全球機器人市場規模預計將在未來10年內增長近10倍，到2030年全球機器人市場規模將達1600億至2600億美元。

而在眾多細分領域中，掃地機器人又是當前應用範圍最廣
、銷量最大的服務機器人。

中商產業研究院發布的《2024-2029年中國掃地機器人行業市場前景預測及未來發展趨勢研究報告》顯示，2019年至2020年是掃地機器人高速發展的階段，零售量均超過600萬台
，此後2年掃地機器人零售量有所下滑。2023年掃地機器人銷售回暖

，零售量為458萬台，同比增長4%。2024年1-4月掃地機器人零售量102萬台，同比增長17%。中商產業研究院分析師預測，2024年中國掃地機器人零售量將達525萬台。

2019-2024年掃地機器人零售量趨勢圖（來源：中商產業研究院）

因此

，近年來，國家也出台了一係列政策文件來支持掃地機器人行業的發展。例如，《關於推動輕工業高質量發展的指導意見》《“機器人+”應用行動實施方案》《“十四五”機器人產業發展規劃》《關於促進綠色智能家電消費若幹措施的通知》等文件提出促進智能家電消費，推動機器人發展
，為掃地機器人行業的發展提供了有力支持。

兆易創新掃地機器人解決方案

作(zuo)為(wei)智(zhi)能(neng)生(sheng)活(huo)終(zhong)端(duan)，掃(sao)地(di)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)核(he)心(xin)競(jing)爭(zheng)力(li)依(yi)托(tuo)於(yu)所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)芯(xin)片(pian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，同(tong)時(shi)結(jie)合(he)軟(ruan)件(jian)算(suan)法(fa)的(de)協(xie)同(tong)發(fa)揮(hui)
，最(zui)終(zhong)呈(cheng)現(xian)出(chu)產(chan)品(pin)整(zheng)體(ti)的(de)卓(zhuo)越(yue)表(biao)現(xian)。兆(zhao)易(yi)創(chuang)新(xin)是(shi)一(yi)家(jia)堅(jian)持(chi)“多元化布局”戰略的公司，旗下電機驅動、電源管理、鋰電池充電
、信號鏈，以及微控製器（MCU）與閃存（Flash）等芯片產品，已在掃地機器人行業的領軍品牌中實現了廣泛應用。

掃地機器人係統框圖

掃地機器人的核心係統主要分為以下六大類，每一部分都融入了兆易創新芯片的身影：

1. 移動係統：通過有刷電機驅動芯片實現行走輪靈活移動與精準避障轉向能力，當遭遇門檻、地毯等障礙物時，自動調整並抬升底盤以順利跨越
，從而在複雜的室內環境中執行全麵細致的清掃任務。

推薦選型：有刷電機驅動芯片GD30DR300x

GD30DR300x是一款集成電流檢測、故障保護等功能的有刷電機驅動器，支持兩路邏輯控製
，集成了4個大電流MOSFET組成的雙向控製電路，電機速度可通過PWM控製，頻率最高可達200KHz，支持寬電壓輸入範圍4.5-45V
，最大峰值電流6A
，且具備過流保護（OCP）
，過熱保護（TSD），欠壓鎖定（UVLO）和防MOSFET直通等安全保護功能。該產品規格幾乎適用於目前所有類型的掃地機係統需求
，尤其是機器人行走輪電機控製方案需求，比如前轉
、後轉
、堵轉檢測等功能
，還用於避障電機

、抬升電機、雷達旋轉等。

GD30DR300x評估板

2. 清潔係統：電機控製芯片控製邊刷與主刷的旋轉速度和力度
，還有拖地抹布（掃拖一體）的(de)擦(ca)拭(shi)強(qiang)度(du)，確(que)保(bao)清(qing)潔(jie)效(xiao)果(guo)既(ji)徹(che)底(di)又(you)節(jie)能(neng)
，還(hai)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)拖(tuo)地(di)水(shui)泵(beng)的(de)出(chu)水(shui)量(liang)
，確(que)保(bao)拖(tuo)地(di)效(xiao)果(guo)均(jun)勻(yun)且(qie)不(bu)留(liu)水(shui)漬(zi)。電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)芯(xin)片(pian)與(yu)算(suan)法(fa)緊(jin)密(mi)結(jie)合(he)，實(shi)現(xian)強(qiang)吸(xi)塵(chen)的(de)同(tong)時(shi)
，盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)運(yun)行(xing)噪(zao)音(yin)。

推薦選型：有刷電機驅動芯片GD30DR300x

主要應用在水泵，電解水模塊。

推薦選型：無刷電機驅動芯片GD30DR8306/8413

該產品係列集成了三個可單獨控製的半橋驅動器，寬電壓輸入範圍4.5-30V，其中GD30DR8413集成了功率級
，峰值驅動電流高達3A。此外還集成了用於提供高壓側柵極驅動電流的穩壓自舉電路、集成電源欠壓鎖定
、過溫保護、預防MOSFET直通等保護功能，可防止集成電路和係統因發生故障而損壞。主要應用於掃地機器人主刷、邊刷、吸塵等無刷電機場景中。

3. 電源管理係統：包括有鋰電池充電、放電控製（MOS控製，電池直供）
、AFE、電量計等，卓越的電源管理能夠顯著提升設備的續航能力。

推薦選型：鋰電池充電芯片GD30BC2501

掃地機器人是四節鋰電池串聯使用的典型應用場景，充電管理芯片會在掃地機器人主板上或在充電塢上，負責對鋰電池充電曲線進行管理，以實現高效，安全的充電。GD30BC2501可為4/6節鋰電池充電
，寬輸入電壓高達32V；支持預充，恒壓和恒電等充電功能，支持最高5A的開關充電。提供過流保護，電池過溫欠溫保護，過壓欠壓保護，熱關機等安全保護措施
；充電效率高達95%。

推薦選型：DC-DC降壓芯片GD30DC1350/1500

該產品常被用於一級降壓電路，其最大輸入電壓28V/40V，輸出電流為3A。

推薦選型：LDO芯片GD30LD2000/2010/240x

該係列LDO Low Iq的特性可以滿足掃地機器人在待機狀態的低功耗需求。其中，GD30LD2000/2010主要用於二級降壓電路，最大輸出為300mA和500mA, GD30LD2000輕負載時靜態電流為0.8uA，±2%輸出電壓精度，<0.1uA關斷電流
；有熱關斷保護和限流保護；GD30LD240x是高壓低功耗的高性能LDO
，輸入電壓可達36/45V，輸出電流範圍為250mA~350mA
，常用於一級降壓電路。

推薦選型：信號鏈芯片GD30AP321/358/324、GD30AP8631
、GD30CP331

GD30AP321/358/324為通用運放
、GD30AP8631為中高速運放和GD30CP331為通用比較器，可實現外部檢測電機電流，並將檢測結果反饋給MCU芯片。

4. 感知係統：為了精準識別環境
、規避障礙並高效導航
，掃地機器人集成了包括陀螺儀、超聲波傳感器、DTOF（直接飛行時間）測距傳感器
、紅外線傳感器及LDS（激光測距傳感器）等多類感知元件。這些高精度傳感器的協同工作，依賴於高效的數據處理芯片
，以實現環境信息的即時捕捉與精準解析。

推薦選型：超值型MCU係列芯片GD32E230/E235和GD32F3x0

GD32E230/E235基於Cortex®-M23內核，主頻達到72MHz，配備了16KB到128KB的嵌入式閃存及4KB到16KB的SRAM
，靜電防護和抗幹擾能力強，具備高可靠性，可應用於加速度傳感器、霍爾傳感器
、超聲波傳感器等。

GD32F3x0基於Cortex®-M4內核，通用入門款超高性價比芯片，性能優異，外設豐富，主頻高達72/84/108MHz，配備16至128K Flash，4至16K SRAM，可用於LDS激光測距傳感器數據采集，處理和控製決策等；GD32E230/E235以及GD32F3x0係列芯片產品保持了完美的軟件代碼和硬件管腳兼容性
，開發者可根據實際係統需求靈活地進行選擇切換。

5. 控製係統：MCU與SoC等(deng)主(zhu)控(kong)芯(xin)片(pian)不(bu)僅(jin)需(xu)承(cheng)載(zai)複(fu)雜(za)的(de)算(suan)法(fa)運(yun)算(suan)，還(hai)需(xu)協(xie)調(tiao)各(ge)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)的(de)無(wu)縫(feng)對(dui)接(jie)。結(jie)合(he)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)支(zhi)持(chi)，主(zhu)控(kong)芯(xin)片(pian)負(fu)責(ze)解(jie)析(xi)感(gan)知(zhi)數(shu)據(ju)，製(zhi)定(ding)導(dao)航(hang)清(qing)掃(sao)策(ce)略(lve)
，並(bing)實(shi)時(shi)調(tiao)整(zheng)機(ji)器(qi)狀(zhuang)態(tai)，確(que)保(bao)清(qing)掃(sao)任(ren)務(wu)的(de)高(gao)效(xiao)執(zhi)行(xing)。

推薦選型：主流型MCU係列芯片GD32F30x和高性能MCU係列芯片GD32E50x

GD32F30x基於Cortex-M4內核
，通用主流款芯片
，主頻最高120MHz
，搭配128至3072KB Flash
，48-96KB SRAM
，集成豐富的互聯接口
，如UART，SPI
，QSPI，I2C，I2S
，SDIO, CAN，USB OTG FS，EXMC和Ethernet
，可對多個獨立模塊進行高效且靈活的控製，滿足複雜係統開發需求。

GD32E50x基於Cortex®-M33內核，主頻最高180MHz
，搭配128KB到512KB Flash，80KB到128KB SRAM，支持Dual bank讀寫同步操作，配備硬件三角函數加速器TMU，提高數學運算的處理效率，支持多路高精度PWM信號輸出，集成高性能ADC和高速比較器，進一步增強外設連接性（USB OTG HS，CAN FD
，SQPI等）
，具有高抗噪性（ESD 6Kv）。非常適用於數據密集、算法密集
、傳輸密集的高精度工控和消費類應用場景。

推薦選型：GD25/55係列SPI NOR Flash

GD25/55係列SPI NOR Flash容量覆蓋廣，時鍾頻率支持133Mhz及以上
，IO接口支持1線/2線/4線/8線，以及支持DTR功能
，NOR Flash多與掃地機的語音模塊、雷達模塊進行搭配。

推薦選型：GD5F係列SPI NAND Flash

GD5F係列SPI NAND Flash，容量支持1Gb/2Gb/4Gb，時鍾頻率133Mhz，內置ECC功能，一般搭配SoC方案用於掃地機的導航模塊。

推薦選型：GDQ係列DDR4和GDP DDR3L

GDQ係列DDR4，容量支持4Gb/8Gb，速率2400/2666/3200Mbps

GDP係列DDR3L，容量支持2Gb/4Gb

，速率1866/2133Mbps

用作於SoC方案的主存儲器。

6. 基站係統：一般具備自動集塵，自動上下水

，抹布清潔
，烘幹以及抑菌功能，進一步減少家務勞動
，解放雙手。

推薦選型：有刷電機驅動芯片GD30DR300x

主要應用在水泵、烘幹
，熱風除菌等係統。

推薦選型：超值型MCU係列芯片GD32E230/E235和GD32F3x0

用作基站係統控製芯片。

zongshangsuoshu，zhaoyichuangxinpingjiequanfangweidejishubuju，chusedechanpinxingneng，fengfuwanbeideshengtaixitong，jishidezhichifuwuxiangying，zaidangqiandesaodijiqirenyingyonglingyuyizhanjulezhongyaodeshichangdiwei。zhanwangweilai，zhaoyichuangxinyejiangjixutuichenchuxin，jinyibutuidonggailingyuzhinenghuafazhanjincheng。

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