自动导引车（AGV）和自主移动机器人（AMR）是现代物流和制造业中不可或缺的“搬运工”。它们虽然看着相似，但在工作方式上却有着微妙的差别。AGV更像是一个听从指令的士兵，需要明确的指示才能行动；而AMR则更像一个“独立思考”的机器人，能够自主规划路线，避开障碍物，甚至能根据环境的变化调整自己的行为。
不论是AGV还是AMR，它们都需要一双“慧眼”来感知周围环境，避免碰撞。
其中，飞行时间（ToF）传感器以其精准的测距能力，在AGV与AMR的实际工作中扮演着重要的角色。
光与声的较量：谁更胜一筹？
ToF传感器可以分为光学ToF和超声波ToF两种，ToF传感器通过向物体发射一束光或超声波，然后测量光或声波返回的时间，从而计算出与物体的距离。
那么，光学ToF和超声波ToF，谁才是真正的“测距高手”呢？
▌光学ToF传感器：目前我们的手机摄像头中常常使用光学ToF传感器来实现自动对焦，光学ToF传感器可以实现较小的体积拥有较高的精度。但缺点是由于它使用光来测距，因此会受到环境条件以及整体能见度的影响。这意味着它在雨天、雾天或视野范围内有强光源时可能无法正常工作。
▌超声波ToF传感器：顾名思义，超声波ToF是发射超声波来进行测距。它就像蝙蝠的“声呐”。超声波ToF则不受光线影响，甚至不受各种环境中的大多数干扰，包括声音、灰尘或烟雾。可以在各种环境下工作，而且功耗更低。超声波ToF传感器通常被认为是适用于汽车、工业以及无人机和机器人应用的最佳距离传感器。但由于尺寸大的问题而无法适用于小型的消费电子产品中。
下图展示了超声波ToF的工作原理，传感器发射一个超声波脉冲（图中的绿色波形），超声波以一定速度传播。当超声波遇到物体时，会发生反射，形成反射波（图中的灰色波形）。然后，传感器接收到反射回来的超声波。通过计算从发射脉冲到接收到反射波的时间差（称为“飞行时间”），传感器能够确定超声波从传感器到物体的距离。
超声波ToF的工作原理
可以看出，光学ToF和超声波ToF传感器之间没有绝对的优劣，只有更适合的应用场景。但总体而言，超声波ToF会在更多的场景中发挥重要的作用。
不止于避障，解锁超声波ToF更多智能应用
安富利的合作伙伴—TDK InvenSense—的SmartSonic平台是超声波ToF传感器领域的佼佼者。它采用微机电系统（MEMS）技术，将发射器和接收器集成在一个芯片上，不仅体积小巧，而且功耗极低。它们的功耗比红外光学ToF传感器低100倍。这使该技术牢牢地在尺寸、重量和功率至关重要的应用中大显身手。
下图展示了该超声波ToF传感器的内部原理。传感器主要由两个功能模块组成：首先是压电微机械超声波换能器（PMUT），在单传感器配置中，它既用于生成超声波，又用于检测超声波波形。
超声波ToF传感器内部
系统芯片（SoC）负责提供智能功能，可以充分发挥传感器的能力。它能生成驱动信号以发射超声波，并检测和解析接收到的超声波信号（即视野内物体的反射）。SoC集成了数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU），并运行TDK InvenSense提供的固件，以实现所需的数据处理。
传感器通过两个I2C接口地址进行通信。其中一个I2C地址用于上电时将固件加载到传感器的DSP和MCU中，另一个I2C地址则用于在操作过程中通过集成的MCU控制和查询传感器。
SmartSonic超声波ToF传感器不仅仅是AGV和AMR的“专属”。它就像一双无所不能的“眼睛”，在生产线、自动售货机、甚至我们的家居生活中都发挥着重要作用。无论是监控生产线的移动物体，还是检测自动售货机的容器以及容器装满或清空时的液位，SmartSonic都能胜任。此外，它还能识别不同材质的地面、检测物体的边缘，甚至帮助我们找到停车位。可以说，SmartSonic超声波ToF传感器的应用范围远超我们的想象，为我们的生活和工作带来了更多的便利与智能。
展望未来，超声波ToF传感器将进一步提高测距精度，尤其是在复杂环境下的性能，例如应对多重反射和噪声干扰。超声波ToF传感器将变得更小、更轻，便于集成到各种设备中，包括移动设备、机器人和智能家居设备。结合人工智能和先进算法，超声波ToF传感器将具备更强的环境适应能力和智能分析功能，能够实时处理复杂数据并作出智能决策。总体来看，超声波ToF技术具有广阔的发展前景，并将在多个行业中发挥关键作用。
无论是光学ToF还是超声波ToF，都大有可为。
安富利将与合作伙伴紧密合作，充分发挥光学ToF和超声波ToF的优势，为用户提供低功耗、高精度的测距解决方案，满足智能家居、机器人等领域对精准感知的需求。
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