
電子發燒友網報道(文/李彎彎)2025年冬季,創萬池電全球掃雪機器人市場將迎來爆發式增長。美元據Statista數據,眾籌2024年全球庭院機器人市場規模已達288億美元,記錄機器級產機關鍵其中掃雪機器人占比超35%。掃雪中國品牌漢陽科技(Yarbo)憑借模塊化設計理念,人成在Kickstarter眾籌平臺創下346萬美元的現象紀錄,成為現象級產品。品電
在北美市場,創萬池電掃雪機器人已從高端玩具轉變為家庭標配,美元美國70%的眾籌獨棟住宅位于雪區,傳統人工掃雪年均耗時超50小時,記錄機器級產機關鍵而智能化設備通過技術創新將效率提升10倍以上。掃雪
核心技術突破:從感知到決策的人成全鏈條創新
掃雪機器人的高效運行依賴于環境感知、自主導航、現象智能決策等核心技術的協同。在環境感知方面,多傳感器融合是關鍵。機器人通常配備激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器、紅外線傳感器和溫度傳感器,實時獲取積雪厚度、冰層硬度、路面狀況及障礙物位置等信息。激光雷達可創建三維環境地圖,幫助機器人識別積雪分布;超聲波和紅外線傳感器則用于快速識別小型障礙物,如花盆或消防栓。
自主導航與路徑規劃技術同樣重要。RTK-GPS(實時動態差分定位)技術實現厘米級精度導航,避免傳統機器人因傳感器誤差導致的路徑偏移。結合A*算法、Dijkstra算法等路徑規劃算法,機器人可根據積雪厚度和障礙物分布動態調整路徑。智能避障系統則通過內置路徑規劃模塊,實時識別環境并優化行駛路線,確保作業安全。
智能決策與控制技術賦予機器人“思考”能力。深度學習算法通過分析歷史數據,優化清雪路徑和方式,使其能適應不同氣候條件。嵌入式控制系統作為“大腦”,如采用ARM7等高性能處理器,協調各部件工作,確保高效精準作業。遠程監控功能則通過手機APP實現,用戶可實時查看機器人狀態并進行操控。
執行機構設計直接影響清雪效果。旋轉刷、鏟刀和吹雪裝置等多樣化工具可應對不同厚度的積雪和冰層。例如,旋轉刷適用于松軟積雪,而鏟刀則用于壓實冰層。針對破冰難題,熱力破冰和化學輔助破冰等新型技術雖能減少路面損傷,但存在能耗高或污染風險。因此,高效環保的破冰機構成為當前研究熱點。此外,耐久性設計通過優化材料和結構,延長了執行機構的使用壽命。
能源管理技術是極寒環境下的挑戰。低溫會顯著降低電池性能,導致續航縮短。漢陽科技聯合寧德時代開發硅基負極電池,內置自加熱系統,實測-30℃續航90分鐘,單次清雪550㎡,相當半個足球場。混合動力系統結合內燃機和電池,可在電量不足時自動切換模式,確保持續作業。漢陽科技掃雪機器人還配室外專用600W無線充電板,提供更多便利。
系統穩定性與可靠性技術保障了機器人在惡劣天氣下的運行。抗干擾設計通過密封結構和防潮材料,抵御低溫、風雪和潮濕的影響。故障預警系統實時監測機器人狀態,遇到危險時自動停止工作,避免損壞。模塊化設計則允許用戶根據需求更換功能模塊,如草坪修剪或落葉清理模塊,提高了通用性和靈活性。
芯片支撐:從主控到傳感的精密協同
掃雪機器人的智能化離不開芯片技術的支持,尤其在戶外雪天低溫的場景下,芯片的低溫穩定性和可靠性尤為重要。主控芯片是機器人的“大腦”,負責整體運行和智能決策。在低溫環境下,可選擇如恩智浦i.MX RT系列、意法半導體STM32H7系列等高性能處理器,這些芯片具備低功耗、高算力特性,能在-40℃至85℃的寬溫范圍內穩定工作,確保機器人在極寒條件下仍能高效處理傳感器數據并輸出控制指令。
傳感器芯片各司其職,且需具備抗低溫干擾能力。激光雷達芯片如速騰聚創RS-Helios系列,通過發射激光束探測環境,繪制高精度地圖并定位障礙物,其內置的溫控模塊可防止低溫導致的性能衰減;超聲波和紅外線芯片用于避障檢測,如德州儀器的OPT3101芯片,具有強抗干擾性和高精度,能在雪天反光環境下穩定識別障礙物;姿態傳感器芯片如TDKInvenSenseICM-20948,集成加速度計、陀螺儀和電子指南針,實時感應地球磁場并解算航向角,其低溫漂特性確保在低溫下仍能提供準確姿態數據。
電源管理芯片是保障電池低溫性能的關鍵。例如,TI的BQ25792芯片支持4節鋰電池充電,具備動態功率路徑管理功能,可在-40℃環境下實現92%以上的充電效率,延長電池續航;ADI的LTC4015芯片則集成電池平衡和溫度補償功能,防止低溫充電導致的電池損壞。電機控制芯片如Infineon TLE9879QXA40,集成三個半橋驅動器,支持-40℃至150℃寬溫工作,可精準控制邊刷、主刷旋轉速度及拖地抹布擦拭強度,確保節能且低噪音。
通信芯片實現遠程監控與控制。WiFi芯片如Espressif ESP32-C3,支持-40℃至105℃工作溫度,通過手機APP讓用戶實時掌握機器人狀態;存儲芯片如華邦W25Q系列SPI NOR Flash,可在-40℃至85℃環境下穩定存儲環境地圖和運行數據。部分高端機型還配備視覺芯片,如安霸CV5系列,支持VSLAM技術,實現更精準的導航和避障,其內置的圖像信號處理器(ISP)可優化雪天低光照環境下的圖像質量。
關鍵技術創新:漢陽科技Yarbo的極寒場景突破
漢陽科技Yarbo在低溫環境適應性技術上取得突破。普通鋰電池在零下20℃就罷工,其聯合寧德時代開發硅基負極電池,內置自加熱系統,實測零下45℃續航90分鐘,還配有室外專用600W無線充電板。與浙江廠商聯合開發陶瓷軸承電機,-45℃低溫扭矩提升40%。防冷凝水與防結冰設計通過優化機身結構和涂層技術,減少積雪粘附和冷凝水形成。
全地形導航與避障技術提升了機器人的適應性。雙天線RTK-GPS模塊實現厘米級定位,路徑重復率極低。多傳感器融合避障系統結合RTK厘米級定位+6組攝像頭,實時識別障礙物并動態調整路徑,誤差率低于0.5%,暴風雪中照樣精準避障。履帶式底盤設計增大接觸面積,提升抓地力,可攀爬35°斜坡并在30cm積雪中穩定行駛。
模塊化與多功能設計擴展了機器人的應用場景。Yarbo的“1+N”架構允許主機搭配掃雪、割草、吹落葉等模塊,通過快速更換實現全季節庭院維護。智能任務調度系統根據季節和天氣自動切換工作模式,例如冬季優先掃雪,春季自動割草,并通過APP推送維護提醒。
高效清雪技術提高了作業效率。雙階掃雪結構通過螺旋葉片破碎冰層,加速葉片拋射積雪,拋雪距離12米,超過兩層樓高度。自適應清雪力度控制通過壓力傳感器實時監測積雪硬度,動態調整滾刷轉速和扭矩,優化清雪效果。
寫在最后
展望未來,掃雪機器人市場有望持續擴張。技術層面,各核心領域將不斷創新突破,環境感知會更精準,能應對更復雜多變的場景;能源管理上,電池續航與低溫性能將進一步提升,混合動力和無線充電技術或更成熟;模塊化設計將更加靈活多樣,實現更多功能的集成與切換。產品層面,會朝著更加智能化、人性化、個性化方向發展,滿足不同用戶群體的特定需求。市場層面,競爭將愈發激烈,促使企業不斷提升產品品質與服務水平,推動整個行業向更高水平邁進。















