3D 霍尔传感器在扫地机器人中用于碰撞检测
摘要
在大多数情况下，扫地机器人可通过开关信号检测碰撞。由于工作环境恶劣，开关不仅成本高昂，还会产生较大的碰撞噪声，并且只能通过开关安装方向大致确定碰撞的方向。本文档介绍并验证了通过 3D 线性霍尔传感器检测碰撞的解决方案，该解决方案不仅价格低廉，而且通过使用灵活的连接实现低噪声，并可得到相对准确的碰撞角度值。
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1 引言
近年来，扫地机器人的市场发展迅猛，越来越多的人选择购买扫地机器人来替代人工清扫。扫地机器人等自主系统包含许多传感器来检测其工作环境，从而能够检测行走路径上的障碍物、地面上是否有坑洼，或是否与其他物体发生了碰撞。
因为地板上有许多障碍物，所以对于从高端到低端扫地机器人而言，碰撞检测都是一项基本且必要的功能。尽管扫地机器人有许多传感器来检测其环境，但有时碰撞是不可避免的。如果发生碰撞，机器人不得继续前进，而是在判断碰撞方向后转向另一个方向。
碰撞检测很有必要的，有助于扫地机器人调整和勘测可行进的方向。碰撞产生的噪声会很烦人，噪音的来源不仅是机器人撞击另一个物体的声音，还包括机器人的机械底盘产生的声音。
2 扫地机器人中的传统碰撞检测方法
图 2-1 打开扫地机器人检测碰撞的传统方法是使用开关、机械开关或红外接收器和发送器对，如图 2-1 所示。为确保开关信号可靠工作，作为底盘一部分的碰撞外壳应能充分压缩，以便完全连接和释放开关接触器。由于存在上述机械限制，发生碰撞时的碰撞噪声是不可避免的。
在大多数情况下，该机制并不像上图所示那样简单。这些系统往往更加复杂和定制化，从而导致生产成本更高。扫地机器人必须克服的另一个挑战是恶劣的工作环境。清洁产品必须在可能存在各种污染物的区域正常工作。这些污染物包括但不限于灰尘颗粒、油、污水，甚至是果汁或酱汁等液体。为了使系统能够检测碰撞的方向，设计中采用了多个开关或传感器来检测不同的方向。使用多个传感器会导致材料和制造成本的增加。