扫地机器人测试 | APP路径规划 + 传感器(I2C/SPI) + 电机控制(PWM) + 碰撞检测(GPIO)

核心价值： 扫地机器人是典型的“感知-决策-执行”闭环系统。UTP平台将APP交互、激光雷达/陀螺仪/悬崖传感器（I2C/SPI）、驱动轮/边刷电机（PWM）、碰撞传感器（GPIO）统一验证，确保路径规划算法与硬件响应的精确协同，提升清扫覆盖率和避障可靠性。

一、扫地机器人技术链路与测试挑战

扫地机器人核心功能链路：用户APP启动清扫 → 蓝牙/Wi-Fi指令 → 主控MCU → 激光雷达(I2C/SPI)建图 → 陀螺仪(SPI)姿态感知 → 路径规划算法 → 驱动轮PWM调速 → 边刷/滚刷PWM控制 → 碰撞传感器GPIO中断 → 悬崖传感器AD检测 → 回充红外GPIO。传统测试中，算法团队仿真验证路径规划，嵌入式团队测试传感器和电机，硬件团队点测GPIO/PWM，导致大量交联问题（如碰撞后响应延迟、悬崖误判、回充失败）在整机阶段才暴露。

多传感器融合时序：激光雷达数据与陀螺仪、碰撞中断需精确同步。
电机动态响应：从碰撞检测到驱动轮反转的延迟需≤50ms。
边缘场景：悬崖传感器被灰尘覆盖、地毯边缘误判等。

sequenceDiagram participant APP as 手机APP participant UTP as UTP测试平台 participant MCU as 主控MCU participant LIDAR as 激光雷达(I2C/SPI) participant GYRO as 陀螺仪(SPI) participant PWM as 驱动轮PWM participant GPIO as 碰撞传感器GPIO APP->>UTP: ① 模拟APP“开始清扫” UTP->>MCU: ② 蓝牙指令下发 MCU->>LIDAR: ③ 启动建图扫描 LIDAR-->>UTP: ④ 距离数据上报 MCU->>GYRO: ⑤ 读取姿态角 GYRO-->>UTP: ⑥ 角度数据 MCU->>PWM: ⑦ 控制驱动轮前进 PWM-->>UTP: ⑧ 采集占空比，记录T0 MCU->>GPIO: ⑨ 等待碰撞中断 GPIO-->>UTP: ⑩ 碰撞信号触发，记录T1 MCU->>PWM: ⑪ 停止/反转/后退 PWM-->>UTP: ⑫ 占空比变化，记录T2 Note over UTP: 验证避障响应时间T2-T1 ≤ 50ms

二、宏控天工方案：APP→传感器→PWM→GPIO全链路验证

APP仿真
模拟清扫、回充、定点清扫、禁区设置等指令。

I2C/SPI传感器仿真
模拟激光雷达、陀螺仪、地磁传感器数据。

PWM分析
驱动轮、边刷、滚刷、风机调速测量。

GPIO中断捕获
碰撞、悬崖、回充红外信号检测。

AD采集
悬崖传感器、电池电压监测。

时序分析
自动计算传感器→PWM响应延迟。

三、典型测试用例与执行方法

3.1 碰撞避障响应时间测试

步骤	UTP操作	验证点	测量接口
1	模拟APP启动清扫	驱动轮PWM输出前进	PWM
2	通过GPIO注入碰撞信号（高电平）	记录中断触发时刻T1	GPIO
3	检测驱动轮PWM变化	记录停止/反转时刻T2	PWM
4	计算响应时间	T2 - T1 ≤ 50ms	时序引擎

3.2 悬崖传感器测试

步骤	UTP操作	验证点	测量接口
1	模拟AD值从2.5V（地面）降至0.5V（悬空）	检测AD下降沿	AD
2	验证GPIO报警输出	电平变化	GPIO
3	检测驱动轮PWM停止	占空比归零	PWM
4	测量响应时间	AD突变→PWM停止 ≤ 100ms	时序引擎

3.3 回充红外引导测试

步骤	UTP操作	验证点	测量接口
1	模拟APP发送“回充”指令	UART输出回充命令	UART
2	模拟红外传感器GPIO脉冲序列	脉冲频率对应方向引导	GPIO
3	检测驱动轮PWM差速转向	左右轮PWM占空比差异	PWM
4	验证充电触点GPIO状态	对接成功后电平变化	GPIO

四、关键性能指标

≤50ms

碰撞避障响应时间

GPIO→PWM反转

≤100ms

悬崖检测响应时间

AD→PWM停止

±2%

PWM调速精度

占空比误差

100%

传感器数据融合覆盖率

多通道同步

扫地机器人测试 | APP路径规划 + 传感器(I2C/SPI) + 电机控制(PWM) + 碰撞检测(GPIO)

使用的产品与方案

一、 扫地机器人技术链路与测试挑战

二、 宏控天工方案：APP→传感器→PWM→GPIO全链路验证

三、 典型测试用例与执行方法