随着自主移动技术从室内地面延伸至水下空间，泳池清洁机器人正成为智能硬件领域的重要增量方向。然而，与扫地机器人和无人机不同，泳池机器人在环境感知层面面临着一系列特有的物理限制：水体浑浊造成的光学衰减、密封结构对传感器布局的约束、有限机身空间与功耗预算，以及对远距离高精度测量的刚性需求。

锡产微芯传感器事业部（旗下矽印科技）基于自研dToF技术，推出R5000系列单光子测距芯片。该系列芯片通过针对性的光学设计与底层架构优化，为泳池清洁机器人提供一套高可靠性、低集成成本的环境感知方案。

一、面向水下场景的系统级设计逻辑

R5000系列在设计初期即对泳池清洁场景进行系统性解构，重点回应以下四项核心工程挑战。

1、应对水质浑浊与光学干扰

泳池水体中常见的氯残留、藻类微粒、皮屑及落叶等杂质，对光学测距系统的信号质量构成挑战。不同波长光源在水中的衰减特性存在差异，选配合适的波长方案是提升感知稳定性的关键。

R5000系列支持客户自定义滤光片波长选择（蓝光、绿光或红外光）。在泳池工况下，蓝光与绿光相较红外光表现出更强的穿透性与更低的衰减系数。这一设计允许整机厂商根据目标水质条件灵活配置光学前端，从物理层提升回波信号稳定性与有效探测距离。

2、兼顾防水密封与光学透射

依赖三角测距或固定成像平面的传感器方案，在透过透明密封罩工作时，精度与一致性需应对折射及光路偏移带来的影响。

R5000系列基于直接飞行时间原理，可透过玻璃、亚克力等透明介质窗正常收发信号。发射激光穿透观察窗，目标反射光经同一路径被接收，从而在实现整机密封防护的同时，保持测距性能的一致性。

3、适配紧凑结构与低功耗要求

消费级水下机器人的内部空间与功耗预算高度受限。

R5000系列封装尺寸为4.5mm×4.5mm×1.1mm，内部集成SPAD像素阵列与高精度时间数字转换器，外围电路需求简单。其紧凑外形与高集成度，为各类流线型或超薄机身设计提供硬件可行性。

4、覆盖全场景量程与精度需求

泳池尺寸差异显著，要求感知系统能稳定覆盖从近岸台阶到远端池壁（15米以上）的完整距离范围，且全量程精度需保持一致性，否则将影响建图完整性与路径规划效率。

R5000系列集成的SPAD在可见光波段也具有很高的PDE，搭配绿光激光器，实现清水环境10米以上的测距能力；搭配蓝光激光器，量程可扩展至15米以上，测距精度稳定在±1.5厘米以内。该性能指标为不同规格泳池的完整覆盖与高置信度环境建模提供保障。

二、核心技术架构与可靠性保障

场景适应能力的背后，是R5000系列在器件物理与算法层面的多维度技术支撑。

1、直接飞行时间原理

R5000系列通过直接测量激光发射与接收的时间差，来计算距离。测距结果对目标物颜色、纹理或反射率变化的敏感度较低，适用于池底瓷砖、接缝、排水口等多种表面工况。同时，其能在100KLux强光下正常工作，确保设备在户外露天条件稳定运行。

2、单光子灵敏度探测

搭载的SPAD（单光子雪崩二极管），具备单光子级探测灵敏度。在回波信号因水体衰减或长距离传输而减弱的情况下，接收端仍可有效捕捉并解析信号，为弱信号条件下的可靠测距提供保障。

3、直方图算法与信号提纯

通过直方图算法，能够有效区分环境光噪声与有效回波信号。该机制在多机协同作业场景下亦可抑制相互干扰，保障多台设备同时运行时的感知一致性。

4、IDM模式下的品质管控

依托集团IDM模式，R5000系列实现从设计到生产全链条自主可控，提供稳定、可预期的供货保障。晶圆制造环节位于意大利LFoundry晶圆厂，该厂拥有车规级图像传感器量产经验，为芯片的批次一致性与长期可靠性提供工艺基础。

三、从器件到量产的合作支持体系

R5000系列作为感知部件，其价值释放依赖于与整机系统的深度适配。为此，我们提供以下配套支持。

1、完整参考方案，降低开发门槛

除芯片本身外，提供包含光学模组参考设计、驱动固件、标定工具与测距评估板在内的完整方案。可帮助水下清洁机器人研发团队快速完成原型验证与工程化导入，缩短产品上市周期。

2、成熟技术平台，控制产业化风险

R5000系列所采用的dToF技术路径，在扫地机器人、无人机、工业避障等领域完成量产验证。基于该成熟平台进行水下场景适配，技术路径清晰，产业化不确定性显著降低。

3、自主供应链，增强交付韧性

R5000系列为客户提供在性能、供应安全、成本结构与定制灵活性之间取得均衡的选项，有助于整机厂商构建更具韧性的供应链体系。

4、面向更广阔水域的持续演进

R5000系列是在单光子测距技术路线上的阶段性成果，未来，我们将与行业伙伴共同探索其在水域巡检、生态观测、水下作业辅助等更广泛场景中的应用潜力。