前幾天，我扭傷了背部，只好在地板上睡了幾夜。第一天晚上，我被掃地機(jī)器人吵醒。不僅噪聲，（盡管非常靜音），而且它一直在我周圍轉(zhuǎn)，撞到我、后退、向左或向右移動幾英寸，然后再次嘗試?yán)@過我。我不是地板正常布局的一部分。掃地機(jī)器人使用光學(xué)傳感器或攝像頭在房間中導(dǎo)航。攝像頭導(dǎo)航的掃地機(jī)器人不會撞到我，但我得掏一大筆錢。光學(xué)傳感器導(dǎo)航的掃地機(jī)器人取決于防撞條與桌腿或我這樣的物體之間的接觸。
防撞條與掃地機(jī)器人機(jī)身之間存在間隙。想象間隙形成的光環(huán)。當(dāng)防撞條碰到桌腿時光環(huán)斷開，因為防撞條凹陷足以擋住光線。“無光”表示撞到物體。掃地機(jī)器人停止工作，轉(zhuǎn)一個角度，然后再次直線清掃。光環(huán)的建立采用分立式紅外發(fā)射器和光電探測器、反射式傳感器或集成式數(shù)字光傳感器，如基于VCNL36687S VCSEL的接近傳感器。

分立式紅外發(fā)射器和檢測器可采用幾種可能的配置。單個高功率發(fā)射器連接柔性光導(dǎo)管與光導(dǎo)管另一端的光電二極管。這類似光纖電纜，但這種情況下，撞到物體時柔性光導(dǎo)管受到擠壓，光線遮斷。第二種配置需要將連續(xù)防撞條分成幾部分。每一部分的紅外發(fā)射器對準(zhǔn)與外圈平行的光電晶體管。當(dāng)防撞條局部撞到物體時內(nèi)凹阻斷光束，再次造成“無光”的情況。Vishay將這種配置稱為透射感測。 兩種情況下，光電探測器輸出電流，可以放大，由微控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)換和解讀。 跌落一直是掃地機(jī)器人的一大難題。如果有向下延伸的樓梯，就存在跌落的可能。機(jī)器人從樓梯上掉下來會受到損壞；因此需要避免跌落。這種情況下可使用數(shù)字光接近傳感器，傳感器朝地面傾斜一定角度，位于機(jī)器人前緣。這種接近傳感器在單個封裝中集成紅外發(fā)射器、光電二極管和信號處理電路。Vishay VCNL36687S等傳感器的輸出為0到4095的數(shù)字，因為分辨率為12位。沿著地板移動時，發(fā)射器將木頭、瓷磚或地毯表面反射的光傳到光電二極管，傳感器讀取的是“高”計數(shù)，并通過I2C傳送到微控制器。當(dāng)計數(shù)降到零時，表示沒有地面，機(jī)器人停止工作。為減輕機(jī)器人的負(fù)擔(dān)，不必持續(xù)輪詢值，傳感器可對設(shè)置的閾值做出反應(yīng)，并通過簡單的HIGH / LOW引腳（中斷腳）將信息傳給微控制器。傳感器系統(tǒng)必須足夠智能，知道從反射表面到懸空，從木材等反射表面到可吞噬紅外光的深色粗毛地毯之間的區(qū)別，從而判斷前行還是停止。

掃地機(jī)器人最重要的功能之一是知道行走距離。這也可使用光學(xué)傳感器、透射傳感器或帶縫隙的中斷器，紅外發(fā)射器的光穿過碼盤間隙傳到光電晶體管。這種情況下，透射傳感器是單體封裝而不是上述分立器件。碼盤連接到輪子的驅(qū)動軸上，阻斷傳送到光電晶體管的紅外光。它們統(tǒng)稱為光學(xué)編碼器。使用TCUT1630X01之類的3通道透射傳感器，機(jī)器人可跟蹤行進(jìn)距離、前進(jìn)后退方向以及必要的轉(zhuǎn)數(shù)。

謝天謝地所有這些傳感器都使用940 nm紅外光。如果是可見光，我就別想睡了。