Matt Carlson, WiBoticin liiketoimintakehitysjohtaja – Haastattelusarja

Matt Carlson on WiBotic Inc:n liiketoimintakehitysjohtaja, joka tarjoaa luotettavia langattomia latausratkaisuja ilmassa, maassa ja vedessä toimivien robotti- ja dronejärjestelmien lataamiseen.

Miksi langattomat latausratkaisut ovat tulevaisuuden robottiikan kannalta niin tärkeitä?

Robotit tarvitsevat mahdollisuuden ladata itsenäisesti useimmissa sovelluksissa. Se ei ole kustannustehokasta palkata työntekijöitä hallinnoimaan akun latausta tai akun vaihtoa. Kuitenkin suurin osa nykyisistä itsenäisistä latausjärjestelmistä perustuu telakointiasemiin, jotka vaativat fyysistä sähkökosketusta.

Tämä vaatii erittäin tarkkaa navigointia latausasemaan, mikä on vaikeaa ohjelmoida ja ei aina ole luotettavaa. Jos robotti ei onnistu kohdistamaan latausasemaa oikein, se voi johtaa latausjakson epäonnistumiseen ja robotin käyttökatkoon. Fyysiset kontaktipohjaiset asemat kuluvat myös ajan myötä, tai kontaktit voivat tulla likaantuneiksi tai ruostumaan – mikä johtaa epävakaaan lataukseen. Lopulta robotti-valmistajat käyttävät laajaa valikoimaa sähköisiä kontaktityyppejä, mikä tekee lähes mahdottomaksi luoda yhtä latausasemaa, joka voisi ladata mitä tahansa robottia.

Langattomat järjestelmät eivät kärsi näistä ongelmista. WiBotic-järjestelmät tarjoavat useita senttimetrejä toleranssia, joten ei ole välttämätöntä käyttää erittäin tarkkaa navigointijärjestelmää. Koska antennit voidaan sulkea täysin ympäristöltä eivätkä ne tee fyysistä kontaktia toisiinsa, langattomat järjestelmät ovat myös erittäin luotettavia ja voivat käsitellä rajattoman määrän latausjaksoja. Lopulta, kun robotti-käyttö kasvaa, useimmat yritykset käyttävät useita eri robotti-tyyppejä. Sen sijaan, että olisi omistettu seinä tai huone useille eri latausasemille, yksi langattoman latausasema voi ladata mitä tahansa robottia, joka on varustettu yksinkertaisella vastaanottimen antennilla, mikä säästää rahaa ja tilaa.

Mikä oli syy muuttaa alkuun lääkinnällisten laitteiden lataamiseen keskittyneestä yrityksestä robotti- ja drone-sovelluksiin?

WiBoticin perustajat, Ben Waters ja Josh Smith, keskittyivät aluksi langattomaan lataukseen lääkinnällisissä laitteissa tutkimuksensa aikana Washingtonin yliopistossa. Heidän teknologiansa paransi langattoman latauksen kantamaa ja luotettavuutta, jotka olivat kriittisiä lääkinnällisille sovelluksille. Kun Ben sai tohtorin tutkinnon ja perusti WiBoticin, yritys keskittyi heti robotti-sovelluksiin päämarkkina-alueenaan.

Robotti- ja drone-valmistajat sekä loppukäyttäjät tunnistivat WiBotic-tekniikan hyödyt tehon ja kantaman suhteen verrattuna muihin langattomiin järjestelmiin. He kärsivät myös ongelmista kontaktipohjaisen latausasemien käytössä suurten robotti-laivastojen lataamisessa ja etsivät luotettavampia ratkaisuja.

Drone-markkinassa kontaktipohjainen lataus on useimmissa tapauksissa mahdoton, koska dronet toimivat ulkoilmassa, jossa vesi aiheuttaa ongelmia fyysisille sähkökontakteille. Lisäksi vesialueilla langattoman latauksen hyöty on, että antennit voidaan sulkea täysin.

Mitkä ovat käytettävissä olevat tehonsiirtoteknologiat?

WiBotic käyttää sekä sähköinduktio- että magneettista resonanssia tehonsiirtoon. Nämä menetelmät ovat suhteellisen hyvin todistettuja laajalla tehon alueella. Se, mikä erottaa WiBoticin, on kyky hallita yhteyttä (teknisesti impedanssia) antennien välillä reaaliajassa. Kutsun tätä sopeutuvaksi impedanssin säätelyksi.

Yksi suurimmista haasteista langattomassa latauksessa, erityisesti robotti-sovelluksissa, on, että sähköinen ympäristö muuttuu jatkuvasti. Jos robotti telakoi hieman eri asemassa, jos sen sisäiset elektroniikka käynnistyy ja sammutetaan latauksen aikana ja kun akku itse latautuu, impedanssi järjestelmän lähettävän ja vastaanottavan puolen välillä muuttuu. Tämä voi vaikuttaa dramaattisesti tehokkuuteen ja kantamaan. Meidän AIM-tekniikka seuraa jatkuvasti impedanssin muutoksia, jotta voimme ylläpitää tehokkuutta ja tehoa, vaikka muut järjestelmän osat muuttuvat.

Voitko keskustella yksityiskohtaisesti yksiköiden tehokkuudesta, kuten kuinka paljon tehoa katoaa lähetyksen aikana?

WiBoticin 250-300 watin järjestelmissä meillä on päästä-päähän tehokkuusaste 70-80 prosenttia. Tämä edustaa koko järjestelmän tehokkuutta lähettimen syötöstä akun lataukseen. Itse antennien välinen osuus on noin 95 prosenttia tehokas, mutta lähettimen piirilevyssä ja akun latauspiirissä on menetyksiä. Viimeksi mainittu on tärkeää, koska jopa erittäin hyvin suunniteltu “plug-in” akkulaturi on tyypillisesti vain noin 90-95 prosenttia tehokas.

Langattoman järjestelmän, kuten meidän, käyttäminen johtaa noin 10 prosentin tehokkuuden laskuun verrattuna perinteiseen kontaktipohjaiseen lataukseen.

Mitkä ovat etäisyyden rajoitukset siinä, kuinka lähellä robotin on oltava latauslaitetta?

Tämä riippuu käytettävien antennien koosta. Meidän standardi-lähetin antennin halkaisija on 20 cm ja vastaanottimen antennin halkaisija on 10 cm. Nämä antennikoot sallivat 5 cm ilma-aukon antennien välillä ja jopa 5 cm sivusuunnassa poikkeaman keskipisteen suhteen (yhteensä 10 cm sivusuunnassa).

Toisin kuin muut langattomat latausjärjestelmät, meidän AIM-tekniikan ansiosta, me toimitamme täydellisen tehon akkuun missä tahansa pisteessä tämän etäisyyden sisällä. Etäisyyksiä voidaan lisätä kasvattamalla antennien halkaisijaa. Koska meidän antennit ovat suhteellisen yksinkertaisia ja kevyitä, voimme muokata ja valmistaa asiakkaiden toiveiden mukaisia mukautettuja versioita suhteellisen edullisesti.

Voivatko useat robotit käyttää samaa latausasemaa?

Kyllä! Vain yksi robotti voi ladata kerran langattomassa latausasemassa, mutta koko robotti-laivasto voi jakaa saman latausaseman (tai joukon latausasemia). Tämä on mahdollista, koska toisin kuin useimmat kontaktipohjaiset laturit, lähettin-asema ei lähetä tiettyä jännitettä ja virtaa. Sen sijaan se lähettää langattoman tehon tietyn taajuuden mukaisesti. Meidän laivaan asennettu laturi muuttaa langattoman energian akun tarvitsemaan jännitteeseen ja virtaan.

Tuemme akkuja, joiden jännite on 0-60 V ja virran tasolla 0-30 A meidän nykyisellä tuotevalikoimalla.

Voitko keskustella joistakin nykyisistä tehon optimointiohjelmista, joita tarjoamme?

Meidän langattoman latauslaitteen mukana toimitetaan verkkopohjainen käyttöliittymä, joka sallii asiakkaiden määrittää järjestelmän laajasta valikoimasta parametreja. Esimerkiksi käyttäjät voivat valita latauksen “100 prosentin” lataustasoon tietyn akun osalta. Mutta jos he tekevät tämän joka kerta, he eivät saa niin monta latauskertaa akusta. Jos 100 prosentin lataus ei ole tarpeen, maksimijännitettä voidaan säätää alaspäin akun ikäluokan pidentämiseksi.

Vastaavasti, jos akku ladataan aina maksimivirralla (ampeeri), sen ikäluokkaa voidaan lyhentää. Käyttämällä meidän verkkokäyttöliittymää ja API:ja, käyttäjät voivat jopa ajoittaa latauksen niin, että se ladataan nopeasti, kun robotti tarvitsee palata palvelukseen, tai hitaammin, kun he tietävät, että heillä on enemmän aikaa (esim. öisin). Nämä mukautus- ja akun optimointiominaisuudet ovat saatavilla meidän standardi-käyttöliittymän ja API:iden kautta.

Me tarjoamme myös uuden ohjelmistotuotteen, joka sallii käyttäjien kartoittaa ja yhdistää lataustietoja koko robotti-laivaston WiBotic-lähetinten ja -vastaanottimien kesken. Tämä mahdollistaa robotille tiedon siitä, milloin ja missä latausasemat ovat käytettävissä, jotta ne voivat maksimoida käyttöaikansa. Se myös mahdollistaa yksityiskohtaisen raportoinnin akkujen lataus-suorituskyvystä ajan myötä, jotta voidaan tunnistaa akkuongelmat ja optimoida tehon toimittamista koko laivastolle. Nämä ominaisuudet ovat erityisen hyödyllisiä, jos loppukäyttäjä pystyy toteuttamaan latausmahdollisuuksia, joissa robotit ladataan useita kertoja päivässä lyhyemmän ajan jaksoina, sen sijaan, että ne poistuvat palveluksesta useiksi tunteiksi kerran latausta varten.

Langattoman latauksen tarjoaminen itsenäisille vesi-aluksille (AUV) vaikuttaa erittäin haasteelliselta, voitko keskustella siitä?

Kyllä, vesi-sovelluksissa on monia haasteita. Muutamia senttimetrejä merivettä vaimentaa tehonsiirtoa noin 50 prosenttia, joten saman kokoisen akun lataaminen veden alla kestää kauemmin kuin ilmassa.

Antennien kantama on myös rajoitettumpi samasta syystä, mikä tarkoittaa, että AUV:n on oltava erittäin hyvä navigaatio päästäkseen latausasemalle ja kohdistamaan antennit oikein. Tämä voidaan helpottaa jollakin fyysisellä kohdistuslaitteella, joka ohjaa AUV:n latausasemalle ja auttaa antennien kohdistamisessa.

Langattoman latauksen etu veden alla on, että antennit voidaan sulkea täysin. WiBotic-järjestelmät ovat jo toiminnassa MBARI MARS -tutkimusasemalla Kalifornian rannikolla, noin 3000 jalan syvyydessä. Tässä tapauksessa lähettimen ja vastaanottimen elektroniikka on sijoitettu 1 atm paineastioihin, mutta elektroniikkaa voidaan myös suunnitella öljytäytteisiksi kuoriksi kestämään suurempaa syvyyttä.

WiBotic jatkaa yhteistyötä DoD:n, useiden yliopistojen, voittoa tavoittelemattomien organisaatioiden ja kaupallisten kumppaneiden kanssa laajentaakseen järjestelmien käyttöä vedenalaisissa sovelluksissa, mutta se on todella haasteellinen ympäristö!

WiBotic on vastikään saavuttanut laitteiston hyväksynnän (equipment authorization) Yhdysvaltain viestintäviranomaiselta (FCC) korkean tehon lähettimille ja vastaanottimille. Nämä tuotteet ovat ensimmäiset, jotka toimivat jopa 300 watin teholla, saaneet FCC:n hyväksynnän käytettäviksi mobiilien robottien, dronejen ja muiden teollisuuslaitteiden lataamiseen. Miksi tämä on tärkeää ja mitä se tarkoittaa tulevaisuuden robotti- ja drone-sovelluksille?

Robotti-teollisuuden kasvaessa valmistajat ja loppukäyttäjät kohtaavat kasvavan määrän sääntelyä ja tiukempia turvallisuusvaatimuksia. On tärkeää, että asiakkaamme tietävät, että WiBotic-tuotteet, osana laajempaa robotti-ratkaisua, täyttävät nämä vaatimukset. Lyhykäisyydessään, se sallii robotti- ja drone-valmistajien keskittyä lisäominaisuuksiin ja toiminnallisuuteen loppukäyttäjien hyödyksi, sen sijaan, että heidän tarvitsee selvitellä sertifioinnin kysymyksiä. Tämä mahdollistaa robotti- ja drone-valmistajien nopeamman laivaston käyttöönoton kuin muuten olisi mahdollista.

Onko mitään muuta, mitä haluaisit jakaa WiBoticista?

Koska useimmat ajattelevat fyysisiä antenneja ja piirilevyjä, kun ajattelevat langatonta latausta, meidän ohjelmistoon ja ohjelmointiin panemamme valtava työ on usein huomaamaton. Monissa tapauksissa se on juuri kehittämämme edistynyt ohjelmisto, joka mahdollistaa laitteistomme suorittaa hyödyllisillä etäisyyksillä ja teholla.

Me jatkamme myös laivaston tehon optimointiohjelmistojen kehittämistä, jotta voidaan analysoida ja benchmarkkia tehon käyttöä ja akkujen kestoa laajalla valikoimalla robotti-sovelluksia.

Kiitos haastattelusta, lukijat, jotka haluavat oppia enemmän, voivat vierailla WiBotic Inc:ssä tai lukea, miten WiBotic sai teollisuuden ensimmäisen FCC-hyväksynnän korkean tehon langattomalle lataamiselle robotteja ja droneja varten.