扫地机器人可以自己造了！GitHub全开源

硬件笔记本

2小时前浏览0

前几天刷GitHub，看到开源扫地机器人的项目，Raspberry Pi加 ROS2，3D 打印底盘。看着还不错，我就把仓库翻了一下。说实话很多细节我也没完全吃透，但有几个地方我觉得挺有意思，记下来分享给大家。

先说明一下：这项目现在还攒不出实物，BOM还在验证。但它的设计思路和现在的进度，是能看明白的。

简单介绍

一句话：一台你自己能攒出来、不依赖厂商云端的扫地机器人。

技术选型是这样的：

这些方案都不新，资料多、好搜。对没做过这类产品的朋友来说，这点挺重要，出了问题能查到答案。

下面是项目给的效果图，大概长这样：

圆形机身，顶部一个LiDAR塔，前面有碰撞传感器条，下面是刷子和轮子。跟市面上常见的扫地机形态差不多，没搞什么奇形怪状的东西。

为什么说它值得关注？因为市面上绝大多数扫地机都是封闭的，一旦厂家服务器关了，或者停止了固件维护，你几千块买的机器可能就成了昂贵的摆件。OOMWOO是把这台家电彻底拆碎了，从机械结构、传感器、主控，到上面的ROS2导航算法，全部开源。它想做的，是一台真正属于你、能自己修的机器人。

控制思路，可以借鉴

这个思路，其实现在很多产品也这样用，但这里再稍微提一下。扫地机器人的控制分两层：

上面一层：Raspberry Pi，跑 ROS2，负责建图、定位、规划路线、跟 Home Assistant 通信
下面一层：STM32 的 I/O 板，负责控制电机、读传感器

为什么要分开？因为 Raspberry Pi 跑的是Linux，Linux不是实时系统。你让它直接控制电机，系统一卡顿，电机响应就飘，走到墙角该减速的时候没减，就撞上去了。所以电机这种要准时准点的活，得交给单片机。

如果你自己想做个类似的东西，这个思路可以直接抄：树莓派管思考，单片机管手脚。中间一般用串口或者CAN通信。

产品思路，可以借鉴

咱们一般硬件项目的流程是：先把硬件做出来，再写软件。硬件一卡住，软件的人就干等着。这里的开源扫地机器人反过来了，先让软件跑起来，靠两个办法。

1、先做仿真

我翻了一下它的子项目，里面已经有个叫 oomwoo-one的机器人描述包，已经有 50 多个Star、14次Fork。说明虽然硬件还没出来，但已经有人在研究它、跑它的仿真模型了。

最友好的是，它通过Docker就能直接跑，连配环境都省了。你在电脑上就能直接测键盘遥控、LiDAR扫描、SLAM建图、Nav2路径规划，甚至能测碰撞传感器和摄像头的效果。对想学ROS2或者测试自己算法的人来说，这门槛降得很低。

2、拿现成的商用机先顶着用

开源扫地机器人的硬件还没做出来，但找了两台现成的商用扫地机当临时开发平台。

怎么接进来的？一台是靠社区把它的控制芯片逆向出来，一台是靠社区成员自己写了驱动。接上之后，就能用 ROS2 控制它。

意思就是：硬件还没定型，软件不用干等。你可以先拿一台现成的扫地机在真机上跑软件、写逻辑，等后面自己的硬件出来再说。

再加上前面的仿真，整个思路就是：仿真先跑软件，现成机器再上真机验证。硬件和软件不用排队，可以同时推进。

几个具体的小细节

1、LiDAR 选了便宜的2D

项目选用了低成本2D LiDAR，不是3D的，也不是视觉方案。原因是扫地机就在室内平地上跑，2D LiDAR 扫一圈拿到房间轮廓，配合轮子里程计做SLAM就够用了，数据量小，Pi也扛得住。

可能有人会问：开源搞个扫地机，连轮子怎么转、地图怎么扫都要从头搞吗？其实不用。它底层复用的是ROS2生态里非常成熟的底盘方案，不只是某个平台的固件，而是直接兼容了Nav2、slam_toolbox 等社区通用的组件，并不是从零开始手搓一套导航系统。

你看图里左边那个圆盘，就是一个现成的测试底盘：两轮驱动、后万向轮，顶上装个 LiDAR；右边是电脑上的画面，底盘跑起来后，LiDAR 扫一圈，房间轮廓就在屏幕上画出来了。OOMWOO 就是直接在这些已经跑通的底层技术，底盘控制、建图的基础上，去设计它最终的吸尘、拖地机身的。

2、主刷驱动改了方案

BOM 最近更新了一条：主刷驱动用齿轮电机加打印齿轮，不用GT2同步带了。

GT2同步带要张紧轮、要调张力、还会磨损打滑。打印齿轮直接啮合，结构简单，装配容易，零件少。

最后补充一句：

目前这项目还在早期，真正的实体机器做出来后，还要面对地毯、线缆、宠物毛发、电池续航、电机噪音等一系列现实问题。如果只是想买个扫地的工具，现成的商业产品肯定更省心。

但这项目最有意思的地方在于：它把原本完全封闭的一件家电，拆成了硬件、软件、算法和接口，变成了一个任何人都可以参与、魔改的开源工程。

来源：硬件笔记本

1A、2.5A、3A见多了，9A大电流的理想二极管，第一次见

理想二极管这个概念，想必大家不会陌生，我之前的公众号文章也写过。简单说，它就是一个只准电流单向走、走过去还几乎零损耗的完美单向导电开关。近几年业内对这个方向的关注度明显上来了，各大厂都在布局。不过看多了就会发现，市面上常见的理想二极管，电流规格大多集中在1A、1.5A、2.5A、3A这个区间。电流一大，传统做法基本都得外挂MOS管，能把MOS管集成进芯片内部、还扛到9A的，就更少了。普通二极管符号所以当我看到MPS这三款车规级集成理想二极管：MPQ5816-AEC1、MPQ5817-AEC1和MPQ5836-AEC1，能扛9A大电流，还把MOS管集成进去的时候，第一反应确实是：第一次见。今天就聊聊理想二极管的一些特点，顺便说说这三颗芯片在车规ECU前端保护里到底解决了什么问题。01理想二极管，从分立到集成先说说为什么要用理想二极管。普通二极管正向压降大概0.7V，在9A电流下就是6.3W的损耗，这还没算上散热设计的成本。所以但凡电流大一点的车载ECU，大概率会用到理想二极管方案，用MOS管替代二极管，导通电阻做到毫欧级。比如用10mΩ的MOS管，9A电流下压降只有90mV，总损耗约0.81W，跟6.3W比起来差了将近8倍，压降和损耗一下子就下来了。下面整理一张表格，看起来更直观。理想二极管的好处是明摆着的，但传统做法要实现它，并不是一颗芯片就能搞定的事，它不是一个器件，而是一整套电路。你需要一个控制器芯片，外挂MOS管，再加比较器做电压监测，还有一堆电阻电容做参数配置和滤波。算下来至少10个以上的外围器件。BOM数量多倒是其次，关键是器件匹配、环路稳定性、EMI设计这些事，每个都要花时间调。尤其是外置MOS管的栅极驱动，驱动能力不够的话，开关速度上不去，反向电流保护响应就会变慢。所以当看到MPS把MOS管、电荷泵、理想二极管控制、电压检测全部集成到一颗芯片里的时候，我的第一反应是：这确实解决了实际痛点。02集成之后，省掉的不只是BOM以MPQ5816-AEC1为例，内部集成了一颗10mΩ的N沟道MOS管，支持最高9A连续电流。MPS集成智能二极管系列功能框图3mm×4mm的QFN-21封装，外围只需要少量器件就能搭出完整的ECU前端保护电路。MPQ5816外形尺寸对比一下：传统分立方案要实现完整的电压和负载监测，至少需要3个比较器、2个MOS管、4个电阻、1个电容，合计10个以上的元器件。MPS这套集成方案把这些功能全部塞进单芯片，外围器件数量直接砍掉90%以上。对于PCB空间紧张的ADAS、车载摄像头、数字仪表这些应用来说，这个体积优势是很实在的。MPQ5816集成芯片与分立电路对比但更值得说的是它集成的保护功能。反极性保护、反向电流保护、反向脉冲保护，还有最高100kHz的输入AC整流。尤其是100kHz AC整流这个参数，市面上不少同类方案只支持到30kHz左右。别小看这个差距，在需要高频整流的场景下，频率裕量不够就意味着设计受限。MPS这个100kHz的能力，给咱们工程师留出了更大的调整空间。MPQ5816在 100kHz 频率下的 AC 整流实测波形图另外，芯片还集成了电池电压检测、欠压、过压、过流、过温监测，而且支持可编程配置。比如BVM过压钳位电压可以选3.0V或1.7V，电池欠压阈值可以选4.4V或5.0V，负载欠压阈值有5.85V和8.0V两档，消抖时间从125μs到1000μs可选。这种灵活性在实际项目中很有用，不同ECU的电源需求不一样，能配置总比外挂电阻电容去调要方便。MPS集成智能二极管系列可编程配置功能与参数选项表想进一步了解MPQ5816-AEC1的导通电阻、保护功能和封装细节，可以点这里下载数据手册，或者直接申请样品。03栅极驱动能力，一个容易被忽略的关键点看理想二极管芯片，很多人第一眼关注的是导通电阻和电流能力。但栅极驱动和关断能力，其实同样重要，甚至在某些场景下更关键。原因很简单：理想二极管的核心是让内部MOS管快速响应输入电源的变化。发动机启动、负载切换、异常电压脉冲，这些工况下输入电压和电流可能在很短时间内剧烈变化。如果MOS管不能及时关断，反向电流就会灌到后级ECU，轻则影响工作，重则损坏设备。反过来，需要快速导通的时候响应慢了，又会产生额外的电压跌落。MPS这三颗芯片的栅极拉高电流是120mA，栅极拉低电流是2600mA。这个驱动能力在同类产品里算是比较强的。强的驱动能力意味着MOS管的开关速度更快，动态响应更好，这也是它能做到 100kHz AC整流的基础。从实测波形看，在ISO 7637-2脉冲1的12V/9A负脉冲干扰下，输入电压剧烈跌落时，MPQ5816的输出电压依然保持稳定。这个表现对于通过车规认证来说是很重要的。测试脉冲1标准波形与MPQ5816实际抗负脉冲瞬态干扰测试波形04总结理想二极管的好处前面已经说过了：压降小、损耗低、发热少，大电流场景下比普通二极管划算得多。但传统分立方案要实现这些好处，代价是一整套外围电路，器件多、占地方、调试还费时间。MPS这三颗集成理想二极管，把MOS管、电荷泵、控制逻辑和电压检测全部集成到单芯片里，对空间紧张、设计周期短、又要过车规认证的项目来说，确实省了不少事。下面整理了一张产品选型对比表，方便大家根据项目需求快速定位：对哪颗感兴趣，可以直接点下面三个型号，查看数据手册或申请样品。 MPQ5816-AEC1 MPQ5817-AEC1 MPQ5836-AEC1 三颗芯片共享相同的集成架构和监测诊断功能，选型时主要看电压平台、电流需求和封装尺寸。对于正在做ECU前端电源设计的工程师来说，这套产品组合算是提供了一个比较完整的选项，具体选哪颗，对照表格和项目实际需求来就行。来源：硬件笔记本