隨著世界變得越來越自動化，使用常規立式吸塵器清潔房屋感覺苦不堪言。自2002年首台真空機器人上市以來，清潔機器人的功能和可用選項大幅增加。事實上，許多優(you) 質機器人真空吸塵器目前已進入第六代。

推動這一變化的因素- 無論是比喻含義(yi) 還是字麵含義(yi) - 是使您的現代真空機器人流暢運行的一個(ge) 器件 - 電機驅動。如同今天的家用機器人助手一樣，電驅動的尺寸持續縮小，同時性能也在提高。

在本文中，我將回顧真空機器人的主要特點和當前趨勢，以及電機驅動如何幫助滿足這些要求。

展望未來，預計真空機器人將變得不那麽(me) 笨拙（換言之，不那麽(me) 容易迷失方向）且運行更快。設計尺寸也將繼續縮小，使他們(men) 能夠清潔諸如廚櫃或低間隙家具之類的狹窄部位。

真空機器人設計挑戰

電池壽命和可靠性是真空機器人麵臨(lin) 的兩(liang) 大設計挑戰。大多數真空機器人都是電池供電的，並從(cong) 電源座充電。真空機器人的典型框圖如圖1所示。

圖1：真空機器人的部分 

電機是真空機器人的重要組成部分。如何驅動電機以及使用何種電機驅動決(jue) 定電池壽命和可靠性。

讓我們(men) 回顧一下控製真空機器人消耗的大部分功率的主要係統模塊、所涉及的主電機，以及確定哪種電機驅動將控製並降低功耗的係統要求：

1.真空機器人的主吸力是通過一個(ge) 運行在3到4A的電機來完成的，通常具有高達8A的峰值電流。效率和全麵保護是關(guan) 鍵要求。該電機通常由無刷電機驅動進行驅動，以降低噪音並提高效率。  

2.兩(liang) 個(ge) 雙向輪使用有刷電機驅動。早期型號隻能向一個(ge) 方向移動，但雙向輪在解鎖機器人或使其從(cong) 困難的位置改變方向時非常有用。這些是低速電機，帶典<1A的典型均方根（RMS）額定電流。與(yu) 光滑的瓷磚或硬木地板相比，需要更好的扭矩在諸如地毯等更粗糙的地板類型移動。另一個(ge) 關(guan) 鍵要求是監控輸出電流，且如果電流持續較長時間，則向微控製器（MCU）發送反饋，這可能表明真空機器人卡住了。  

3.主刷使用位於(yu) 真空機器人中心的有刷電機，用於(yu) 攪動和拉動地板上的汙垢。這是一款中速電機，額定RMS電流約為(wei) 3A。  

4.取決(jue) 於(yu) 真空機器人和品牌的類型，可能有一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 單向側(ce) 刷以中速運行。這些側(ce) 刷通過向內(nei) 朝向機器人的中心旋轉而將汙垢驅動到主刷上。RMS電流額定值<1A。

我提及的大多數電機都是有刷電機，RMS電流額定值從(cong) 1A到3A不等，在前幾代真空機器人中，跨分流電阻的外部電流感應處理輸出電流的監測和感應。這些分流電阻器體(ti) 積大，價(jia) 格昂貴，占用了電路板上的大量空間。使用外接笨重的高值分流電阻也會(hui) 增加功耗，從(cong) 而減少機器人的電池使用時間。

圖3所示為(wei) 早期一代真空機器人的框圖，其中DRV8870需要外部分流電阻來感應電流，而外部放大器則需要向MCU發送反饋。這需要額外的電路板空間，增加成本，並增加了布線複雜性和維護。

將DRV8870替換為(wei) DRV8874或DRV8876無需感應電阻和放大器，因為(wei) 電流感應反饋在內(nei) 部發生，如圖2所示。

圖2：驅動雙向電機，將DRV8870替換為(wei) DRV8874或DRV8876的示例 

圖3所示為(wei) DRV8870和DRV8876之間分流電阻尺寸的減小。 

圖3：DRV8870和DRV8876的外部分流電阻尺寸

如果電機需要為(wei) 雙向型（如在車輪或主刷電機中），則驅動需要兩(liang) 個(ge) 輸入（N1和N2），以使用兩(liang) 個(ge) MCU管腳驅動電機。

真空機器人還具有單向側(ce) 刷。使用單向驅動時，DRV8874或DRV8876隻需要一個(ge) 輸入管腳（EN管腳），從(cong) 而減少MCU引腳，如圖4所示。

圖4：使用DRV8874或DRV8876驅動單向電機

DRV8874和DRV8876具有多種優(you) 勢，可延長電池壽命和可靠性。集成電流感應無需外接分流電阻器，節省了材料成本和空間，同時顯著減少了設計工作量。

電流感應的增加也無需用於(yu) 反饋的外接增益放大器。這些器件的低睡眠電流和無龐大的分流電阻有助於(yu) 降低功耗並延長真空機器人的電池壽命，而內(nei) 部電流感應可實現主動失速監控，以確定電機是否卡在某個(ge) 位置，或者是否有車輪老化或磨損。要了解有關(guan) 內(nei) 部電流感應和IPROPI的更多信息，請參閱技術文檔[1]。

DRV887x係列有刷電機采用Pin-2管腳RDS(on)可擴展型，可覆蓋高達10A的寬範圍峰值電流。DRV8876采用3mm×3 mm四方扁平無管腳封裝。

隨著真空機器人的實用性增加，它們(men) 的功耗和再充電所需的時間也增加。通過添加集成功能，DRV8876和DRV8874可在節省空間和成本的同時降低總體(ti) 功耗，從(cong) 而有助於(yu) 解決(jue) 公用事業(ye) 麵臨(lin) 的挑戰。